碳纤维——推动我国复合材料产业高质量发展的重要材料

碳纤维是一种具有高强度、抗摩擦和耐腐蚀性能的先进增强材料,广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。然而,长期以来,高端碳纤维复合材料技术一直被发达国家所垄断。为了摆脱核心技术受制于人的局面,我国自2000年起大力发展碳纤维产业,并将其列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。根据“十四五”规划和2035年远景目标纲要,我国还将在碳纤维复合材料领域开展协同应用试点示范和加强碳纤维及其复合材料的研发应用。

在“双碳”目标的引领下,碳纤维产业将迎来大规模发展,市场应用不断拓展。根据《2016—2021全球碳纤维复合材料市场报告》,我国碳纤维需求量从2016年的1.96万吨增至2021年的6.24万吨,年均复合增长率为26.06%,2021年同比增速达27.69%。预计到2025年,国内碳纤维需求量将达到15.93万吨。

目前,氢能源和光伏是高端碳纤维产品的主要应用领域。为满足风光氢等下游产业链的需求,碳纤维企业正加快推动制造技术成熟,提升新能源应用领域原材料的保供率,以增强企业竞争力。

随着市场需求的不断扩大,我国碳纤维行业正加快迈向更成体系、更高性能、更低成本的发展方向。最近,中复神鹰碳纤维股份有限公司在江苏省连云港市启动了年产3万吨高性能碳纤维建设项目。该项目将建设多套聚合装置、原丝生产线、碳化生产线以及配套工程。中复神鹰碳纤维股份有限公司董事长张国良介绍说,该项目将充分利用核能蒸汽和光伏发电,以实现碳纤维生产过程中的能源绿色低碳转型。此外,该项目还将首次采用国内最先进的4.0版本的碳纤维产业化技术进行新的生产基地设计,进一步提升中复神鹰高性能碳纤维产品在航空航天、新能源等领域的规模化应用,打造碳纤维产业的绿色生态。

据了解,中复神鹰在连云港基地的布局还包括西宁万吨基地、上海航空应用研发基地和连云区新基地。其中,新基地在西宁万吨生产技术的基础上,提升了生产线的智能化水平和能源综合利用率,规模更大、水平更高、品质更强。该项目是中复神鹰规模化战略布局迈出的新步伐,对提升公司整体竞争力、扩大市场占有率具有重要的推动作用。

近年来,在政策的推动和企业的努力下,我国不断取得碳纤维制备和应用关键技术的新突破,相关产能持续增长,自给率不断提高。上海石化碳纤维产业基地投入使用了我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程生产线,山西钢科已形成了覆盖国内高性能碳纤维领域主要品种的生产能力。为了保障国产大飞机的关键原材料自主可控,中复神鹰攻克了T800级碳纤维预浸料生产技术,产品主要性能达到了国产大飞机的要求,并正在进行工艺性能评价与验证。经过行业企业的不断努力,国产碳纤维的市场份额从2019年的31.7%增长至2021年的46.9%。

然而,专家指出,国产碳纤维的性能与质量稳定性仍有待提升,短期内依然需要依赖进口核心装备。为了在关键核心技术上实现创新,加快形成具有国际竞争优势的运行产能,我国碳纤维产业面临着挑战,但这也是实现高质量发展的长远目标。

中国建材集团党委书记、董事长周育先表示:“央企应充分发挥科技创新‘国家队’作用,为提升我国关键材料和技术的自主可控,维护产业链、供应链的安全稳定作出重要贡献。”

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