“我國碳纖維及其復合材料發(fā)展了很長(cháng)時(shí)間，是很熱門(mén)的行業(yè)，但發(fā)展中也碰到了很多困難。”近日，在新材料在線(xiàn)于蘇州主辦的2017第三屆碳纖維及其復合材料技術(shù)與應用研討會(huì )上，“973”首席科學(xué)家、東華大學(xué)教授余木火對碳纖維及其復合材料行業(yè)的描述一針見(jiàn)血。與會(huì )專(zhuān)家認為，面對廣闊市場(chǎng)，我國碳纖維行業(yè)亟待通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新等手段，突破發(fā)展瓶頸，提升全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。
輕量化帶來(lái)廣闊市場(chǎng)
近年來(lái)，碳纖維自行車(chē)、碳纖維網(wǎng)球拍等一系列產(chǎn)品走進(jìn)尋常百姓家，使得碳纖維應用范圍日益廣泛，知名度也明顯提升。據IHS公司最新的研究，碳纖維的全球市場(chǎng)正在急劇增長(cháng)，預計到2020年，其年增長(cháng)率將超過(guò)8%。
“輕量化技術(shù)是制造業(yè)核心技術(shù)之一，中國在大型客機、通用航空、無(wú)人機、汽車(chē)、高鐵、地鐵、化工防腐蝕與輕量化設備、風(fēng)電葉片等輕量化產(chǎn)業(yè)鏈擁有龐大市場(chǎng)，中國碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展機遇。”余木火說(shuō)。
江蘇恒神股份有限公司顧問(wèn)沈真也認為，輕量化是當前交通運輸行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，碳纖維復合材料是輕量化結構材料的最佳選擇，在交通運輸行業(yè)中的應用有著(zhù)廣闊的前景，未來(lái)20年的用量有望達到上萬(wàn)噸。
相關(guān)數據顯示，碳纖維未來(lái)主要應用在航空航天、汽車(chē)、風(fēng)電葉片和體育休閑等領(lǐng)域，占比將分別達到22%、12%、24%和15%。其中，風(fēng)電葉片的市場(chǎng)占比格外突出。“隨著(zhù)大型化和向海洋發(fā)展，風(fēng)電葉片長(cháng)度有所增加。為了減輕葉片重量，同時(shí)又提高剛度，碳纖維就成了解決這一難題的首選材料。”江蘇澳盛復合材料科技有限公司技術(shù)總監嚴兵認為。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨技術(shù)瓶頸記者采訪(fǎng)了解到，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了從無(wú)到有的持續投入和艱苦攻關(guān)歷程后，目前已實(shí)現了T300級碳纖維的國產(chǎn)化規模生產(chǎn)和T700級碳纖維的千噸級產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，T800級碳纖維也打破了國外封鎖，取得了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的突破。但是，對于國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)而言，無(wú)論是原料開(kāi)發(fā)還是下游應用，都存在一些需要突破的瓶頸。
據了解，我國碳纖維市場(chǎng)，特別是高性能碳纖維市場(chǎng)依舊處于國外加劇封鎖和國內供應奇缺的雙重困境之下，“虧損—少生產(chǎn)—失市場(chǎng)—虧損”這一死循環(huán)尚未完全破解。盡管我國碳纖維研究與國外基本上同時(shí)起步，但國外碳纖維領(lǐng)先企業(yè)對其技術(shù)、關(guān)鍵裝備及材料均進(jìn)行了封鎖或限制，導致國內碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈極不完善。
余木火表示，整個(gè)制造業(yè)跟碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)之間如何建立一種有效的合作機制，是目前國內仍在探索的問(wèn)題。另外，碳纖維成本高、規模小、穩定性差，這是行業(yè)當前面臨的大問(wèn)題。
中復神鷹碳纖維有限公司技術(shù)部部長(cháng)郭鵬宗則表示，雖然國內碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)取得了一定的成績(jì)，但仍處于落后狀態(tài)。一是國內碳纖維及其復合材料行業(yè)集中度比較低；二是碳纖維及其復合材料行業(yè)的產(chǎn)能利用率比較低。
上海波客實(shí)業(yè)有限公司總經(jīng)理洪清泉表示，碳纖維及其復合材料在制造業(yè)大規模應用也存在瓶頸，最主要的就是結構的設計驗證還處于較低水平。
目前，我國從事碳纖維及其復合材料制品研制生產(chǎn)，以及設備制造的企業(yè)雖有百余家，但上游材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能分散、生產(chǎn)線(xiàn)規模小、品種單一、生產(chǎn)成本高；中游復合材料產(chǎn)業(yè)薄弱，先進(jìn)的設備和高端碳纖維預浸料主要靠進(jìn)口；下游市場(chǎng)需求疲軟等情況卻沒(méi)有得到很好地改善。
“做碳纖維材料是一個(gè)漫長(cháng)且痛苦的過(guò)程，投入時(shí)間長(cháng)、資金大、見(jiàn)效慢。”中南大學(xué)新型特種纖維及其復合材料湖南省重點(diǎn)實(shí)驗室教授黃小忠直言。他認為，行業(yè)亟待突破高性能碳纖維工程化制備關(guān)鍵技術(shù)，建立有中國特色的碳纖維制備及應用產(chǎn)業(yè)鏈結構，實(shí)現碳纖維在交通運輸、能源、建筑、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域的完全自主應用。
革新技術(shù)惠及全產(chǎn)業(yè)鏈
碳纖維在國家未來(lái)新材料計劃里占有非常重要的地位?！吨袊圃?025》中提出，到2020年，國產(chǎn)高強碳纖維及其復合材料技術(shù)成熟度達到9級，實(shí)現在汽車(chē)、高技術(shù)輪船等領(lǐng)域的規模應用。那么，要如何扭轉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的被動(dòng)局面，順利實(shí)現目標？與會(huì )專(zhuān)家一致認為，應加快碳纖維行業(yè)結構調整、技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級，打破國外技術(shù)壟斷，走自主創(chuàng )新之路，加快碳纖維產(chǎn)業(yè)化。
余木火指出，碳纖維想要在制造業(yè)大規模應用，還需要突破缺乏規?；?、低成本化碳纖維先進(jìn)制造技術(shù)與裝備，缺乏制造業(yè)與碳纖維材料產(chǎn)業(yè)合作機制和缺乏碳纖維零部件結構設計、驗證、數據庫、標準與測試技術(shù)體系等瓶頸。
同時(shí)，技術(shù)的創(chuàng )新會(huì )促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展。郭鵬宗認為，堅持規?；a(chǎn)和品質(zhì)提升是國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要充分發(fā)揮已有產(chǎn)能，發(fā)揮規模效應，有效降低成本。同時(shí)，提高產(chǎn)品品質(zhì)，擺脫低端惡性競爭，實(shí)現良性可持續發(fā)展和高端領(lǐng)域應用替代，促進(jìn)產(chǎn)品應用開(kāi)發(fā)。
沈真則表示，國內外幾十年復合材料應用經(jīng)驗和教訓表明，必須由材料、工藝和設計人員組成密切合作的團隊，才能研發(fā)出有產(chǎn)業(yè)化應用前景、性能最佳的復合材料制件，全產(chǎn)業(yè)鏈是碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。（本報記者徐巖）
轉自：中國化工報
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