航天領(lǐng)域碳纖維主要應(yīng)用
如今我國(guó)化纖供應(yīng)總量的問(wèn)題已經(jīng)解決,，業(yè)界已厭倦在常規(guī)品種上打價(jià)格戰(zhàn)，企業(yè)的眼光自然投向高收益,、高回報(bào)的碳纖維等高新技術(shù)纖維生產(chǎn)領(lǐng)域,。這種空前的熱情勢(shì)必成為中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)化全面提速的強(qiáng)勁動(dòng)力。其實(shí),，中國(guó)對(duì)碳纖維的研究從20世紀(jì)60年代就已開(kāi)始,，但國(guó)內(nèi)至今沒(méi)有一個(gè)千噸級(jí)以上的碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，還未形成真正的產(chǎn)業(yè)化,。
航空航天領(lǐng)域是世界碳纖維的傳統(tǒng)市場(chǎng),，根據(jù)世界第二大碳纖維生產(chǎn)商———日本東邦公司的預(yù)測(cè)，航空器中碳纖維復(fù)合材料的使用量未來(lái)幾年將以年均12％的速度繼續(xù)增長(zhǎng),，估計(jì)將從2007年的6820噸增加至2010年是的10000噸以上,，2012年可達(dá)13000噸。
截至2007年12月,，空客a380收到了189個(gè)訂單,。a380為大型噴氣式客機(jī)，其結(jié)構(gòu)（包括主要結(jié)構(gòu)）使用了22%的碳纖維復(fù)合材料,。截至2008年1月中旬,，波音公司宣布b787訂單達(dá)到857架。b787中碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸料的唯一供應(yīng)商是東京的東麗公司（toray）,，兩家公司已經(jīng)就torayca預(yù)浸料簽訂了長(zhǎng)達(dá)18年的供應(yīng)合同,。一直到2021年。據(jù)報(bào)道,，787主要結(jié)構(gòu)的合同價(jià)值高達(dá)20.3億歐元（30億美元）,。
新型超大型客機(jī)———空中客車(chē)a380和波音787,，均大量使用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬碳纖維或碳纖維增強(qiáng)塑料（cfrp）作為主要的結(jié)構(gòu)材料?？罩锌蛙?chē)a380已在2007年10月投入商業(yè)服務(wù),，波音787計(jì)劃在2009年進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。碳纖維復(fù)合材料約占a380飛機(jī)35噸結(jié)構(gòu)材料中的20％以上,，包括中央翼盒,、機(jī)尾組件以及壓艙壁；波音787中結(jié)構(gòu)材料有近50%需要使用碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)塑料,，包括主機(jī)翼和機(jī)身,。金屬結(jié)構(gòu)材料采用碳纖維復(fù)合材料后不僅可以減輕機(jī)身質(zhì)量，而且還可以保證不損失強(qiáng)度或剛度,，大大提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。新一代的客機(jī)將使用更高比例的碳纖維復(fù)合材料,?？罩锌蛙?chē)公司日前宣布，碳纖維復(fù)合材料將在新一代噴氣式客機(jī)a350xwb中用于主機(jī)翼和機(jī)身材料,。
碳纖維在中小型噴氣客機(jī)中的需求也將快速增長(zhǎng),。例如，三菱重工計(jì)劃利用碳纖維復(fù)合材料制作新一代支線(xiàn)噴氣客機(jī)mrj主機(jī)翼和尾部組件,，該機(jī)型預(yù)計(jì)在2013年進(jìn)入市場(chǎng),。
風(fēng)能發(fā)電成本低廉，已成為人類(lèi)開(kāi)發(fā)新能源的重要領(lǐng)域,。預(yù)計(jì)未來(lái)5 年,，風(fēng)能發(fā)電的市場(chǎng)需求將以每年15%～20%的速度增長(zhǎng)。近年來(lái),，雖然風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,，但風(fēng)力發(fā)電裝備的關(guān)鍵部件（葉片）多使用玻璃纖維增強(qiáng)材料（gfrp）制造，難于滿(mǎn)足葉片尺寸加大對(duì)剛性的要求,。cfrp材料在葉片上的應(yīng)用,，無(wú)疑將促進(jìn)風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。就風(fēng)能系統(tǒng)而言,，丹麥風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商維斯塔斯（vestas）預(yù)測(cè),，到2020年全球的電力消耗量中，風(fēng)電的份額最高將達(dá)到10%,。該公司在風(fēng)機(jī)葉片的載荷加強(qiáng)桿中使用碳纖維,，目前為止已經(jīng)安裝了將近3.4萬(wàn)套的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。西班牙gamesa公司宣稱(chēng),，去年1月,，在全球已收到超過(guò)8000mw的風(fēng)力發(fā)電機(jī)訂單,，其中3000mw已經(jīng)安裝完畢。
風(fēng)電應(yīng)用將推動(dòng)大絲束（24k）碳纖維產(chǎn)量的增長(zhǎng),。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨筮€將促進(jìn)終端產(chǎn)品制造商的持續(xù)投資,。碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用到 2010年將成為繼航空航天后的第二大應(yīng)用。歐洲和亞洲在這一領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于美國(guó),。全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度正在加快,，高碳纖維含量的長(zhǎng)葉片制成的大容量風(fēng)機(jī)將成為主要趨勢(shì)。2008年,，新的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量大約為19000mw,。如果風(fēng)機(jī)的平均容量為2.5mw，那么就需要安裝7600臺(tái)風(fēng)機(jī),。葉片數(shù)量預(yù)計(jì)為22800片,。
碳纖維在汽車(chē)行業(yè)需求前景也較為樂(lè)觀(guān)。據(jù)介紹,，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸,、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)廣泛應(yīng)用，雖然現(xiàn)在主要是用在豪華車(chē)型,，但預(yù)計(jì)未來(lái)將在大眾車(chē)型中推廣,。日產(chǎn)汽車(chē)、本田汽車(chē)和東麗公司將聯(lián)手開(kāi)發(fā)汽車(chē)車(chē)體用的新型碳纖維材料,。合作企業(yè)還包括三菱麗陽(yáng)和東洋紡織,目標(biāo)在2010年代中期以前開(kāi)始量產(chǎn),使車(chē)體較使用鋼材者輕40%,。
日本政府亦支持該項(xiàng)計(jì)劃,希望在全球開(kāi)發(fā)環(huán)保車(chē)輛的趨勢(shì)中取得領(lǐng)先地位。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省計(jì)劃未來(lái)五年投資這項(xiàng)計(jì)劃20億日?qǐng)A(1,850萬(wàn)美元),。目前碳纖維價(jià)格仍高,但隨著鋼價(jià)持續(xù)上揚(yáng),將可縮小兩者間的差距.而采用碳纖維材質(zhì),將可改善車(chē)輛的燃料效能,并使二氧化碳排放減少30%.
