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碳纤维在国内市场的应用情况分析
文章来源 : 中国玻璃纤维复合材料信息网 发布时间 : 2018-07-24 浏览量 :

      1. 应用现状
      国内碳纤维需求正在快速增长,2014年中国碳纤维需求量约1.45万吨,2015年达1.7万吨,2016年1.9万吨,占全球总需求的25%左右。近8年,碳纤维需求量的复合增长率达9.4%,未来年均增长率将超过10%,2020年需求量将超过3万吨。
 

表:国内碳纤维需求量(万吨)
 
 

      从下游行业分布来看,航空航天、体育休闲和工业应用是碳纤维应用三个方向,但与全球碳纤维应用行业不同的是,国内碳纤维在休闲体育行业占比超过55%,在航空航天、汽车、新能源领域应用占比较低,预计到2020年,国内需求结构向国外靠拢。

 
图:国内应用领域
 
 

      我国碳纤维研发始于上世纪60年代,几乎和日美等过同时起步,但由于种种原因,相关研发项目被叫停。而日美等国对核心技术的垄断与封锁,使我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外,无法满足国家重大装备等高端领域的需求。产业化生产工艺不成熟是导致目前碳纤维产品质量不稳定的主要原因。 
      国内碳纤维普遍存在单线生产能力小、能耗高、生产效率、自动化程度低等问题。能耗和辅助材料消耗大,生产成本高,限制了产业发展,导致主要的应用领域集中在低端市场。
 
      2. 航空航天领域
      民用航空方面,我国国产大型客机中国商飞C919的机尾和侧翼也采用了碳纤维复合材料,占整机质量的12%,该型号客机目前订单数量已超过400架。C919目前使用的是日本东丽的CFRP,但17年3月份的时候日本国会上提出《外汇法》修订草案:在未经许可的情况下,将碳纤维和半导体等技术销售给外国企业的话,最高将处以10亿日元(6000万人民币)的罚款。和俄罗斯合作的C929商飞中碳纤维复合材料的使用量预计可达到50%左右,
      军用航空方面,我国中航沈飞公司研制生产的歼11B和11BS战斗机已经广泛采用国产军用碳纤维材料制成的垂直尾翼部件;直10和直19武装直升机则大量使用由国产军用碳纤维材料制作的机身框架结构、直升机旋翼、机翼蒙皮和直升机尾翼部件。此外,军用无人机也大量采用复合材料结构以提升续航能力和可靠性,超大和超轻的碳纤维材料将成为无人机的主流耗材。 
      航天领域,我国的神舟一号到神舟九号飞船,其飞船推进分离系统的主承力部件由碳纤维复合材料制造。采用碳纤维复合材料可以大大减轻火箭和导弹的发射重量,节省发射费用。碳纤维复合材料的技术进步和广泛应用将继续推动航天技术的整体发展。
 
      3. 汽车领域
 
      我国国产的碳纤维新能源汽车起步较晚,奇瑞公司于2014年推出了插电式混合动力车艾瑞泽7,这款车的碳纤维车身由奇瑞和中国科学院共同研究打造,车身采用碳纤维复合材料,外壳重量减轻10%,油耗降低7%;车身总体减重达40%~60%。奇瑞称这是中国第一台车身主体由碳纤维复合材料构成的车型。2015年艾泽瑞7的销量达2.26万,占当年奇瑞总销量的5.69%。2015年我国的新能源乘用车总销量达到17.68万辆,2016年1-8月的新能源汽车总销量已经接近18万台,保持着强劲的增长态势,估计到2020年,新能源乘用车的销量可能突破100万台。随着新能源汽车产业规模的高速扩张,碳纤维复合材料的汽车市场也有望实现爆发式增长。
 
      4. 体育休闲 
      从国内碳纤维需要布局看,体育休闲范畴碳纤维的需要仍占有中国碳纤维需要的首位,但其年增加率呈降低趋势,预示这个行业呈现出饱和状态,高端市场仍有巨大的增长空间。 
      传统的体育用品大多选用木材及其复合材料制品。可是碳纤维增强复合材料的力学性能比木材高得多,它的比强度和比模量分别是杉木的4倍和3倍,是梧桐木的3.4倍和4.4倍。因而,它在体育用品方面得到了广泛的使用。 
      碳纤维增强复合材料首要用在以下几个方面:高尔夫球棒,钓鱼竿,网球拍,羽毛球拍,赛车,滑雪板,车架等。此外,碳纤维增强复合材料在体育用品方面还能够制作动力雪撬用的绷簧板、洋弓、箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、赛艇桨、帆船桅杆、摩托车零件、爬山用品以及滑翔机、人力飞机等。

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