碳纖維使用哪些方面？

    碳纖維屬于國際高端新材料產(chǎn)業(yè)，目前，除了傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域外，汽車、風(fēng)力渦輪葉片及壓力容器等市場對碳纖維的需求也在逐漸增加。據(jù)中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前，世界碳纖維的需求量將以每年約13％的速度增長。預(yù)計(jì)2011年，世界聚丙烯腈基碳纖維的全球需求量將達(dá)5萬噸，2012年將達(dá)6萬噸，到2018年需求量將可能達(dá)到10萬噸。

    中投顧問化工行業(yè)研究員常軼智指出，碳纖維是一種高性能纖維增強(qiáng)材料，由于具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等性能，而且兼有纖維的柔軟可加工性和碳材料的強(qiáng)抗拉力兩大特征，以前主要應(yīng)用于航空航天和軍工等領(lǐng)域。近年來，隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，碳纖維在新型紡織機(jī)械、碳纖維復(fù)合芯電纜、風(fēng)力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、醫(yī)療器械、汽車構(gòu)件、建筑補(bǔ)強(qiáng)材料、文體用品等領(lǐng)域也都有應(yīng)用。目前，碳纖維不論是在傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域，還是在汽車構(gòu)件、風(fēng)力渦輪葉片等新市場，其應(yīng)用范圍都有逐漸擴(kuò)大的趨勢。 123,123

　　常軼智指出，在航空航天領(lǐng)域的傳統(tǒng)市場，隨著一些新型超大型客機(jī)和新一代噴氣式客機(jī)的投入運(yùn)營，碳纖維的用量將不斷增加。例如，目前，波音公司已經(jīng)收到860架波音787型客機(jī)的訂單，在波音787中，幾乎50%的結(jié)構(gòu)材料需要使用碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)塑料；歐洲空中客車公司計(jì)劃于2013年投入運(yùn)營的新一代噴氣式客機(jī)A350XWB，該機(jī)型的主機(jī)翼和機(jī)身材料大量采用碳纖維復(fù)合材料；三菱重工在新一代支線噴氣客機(jī)MRJ主機(jī)翼和尾部組件的制作中也計(jì)劃利用碳纖維復(fù)合材料等。

　　常軼智同時(shí)指出，在碳纖維應(yīng)用的新市場，碳纖維主要用于風(fēng)機(jī)葉片的載荷加強(qiáng)桿中。目前，由于風(fēng)能發(fā)電的成本相對低廉，全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增速迅猛，大容量風(fēng)機(jī)的應(yīng)用將成為主要趨勢。而大容量風(fēng)機(jī)的長葉片將會采用密度高重量輕的高碳纖維制造，未來隨著風(fēng)電應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，將會大大拉動大絲束碳纖維需求的增長。常軼智還指出，目前，碳纖維復(fù)合材料傳動軸、尾翼和引擎蓋在汽車行業(yè)的應(yīng)用，也有從豪華車型擴(kuò)大到大眾車型的趨勢；而碳纖維在隔熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用也在逐漸增大；此外，在核電、油田鉆探、醫(yī)療器械、汽車構(gòu)件、建筑補(bǔ)強(qiáng)材料、文體用品等領(lǐng)域，碳纖維也具有廣闊的應(yīng)用空間。

　　常軼智認(rèn)為，碳纖維作為國際高端新材料產(chǎn)業(yè)，在世界各個(gè)國家都備受重視；而且，碳纖維具有優(yōu)異的性能，其相關(guān)產(chǎn)品也備受人們青睞；再加上碳纖維的高技術(shù)壁壘及其軍工材料背景，將會更加吸引投資者的目光，從而加大對碳纖維的投資力度。今后，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，碳纖維的應(yīng)用范圍從軍工和航天領(lǐng)域向其他領(lǐng)域擴(kuò)大的趨勢將會越來越強(qiáng)。

  
碳纖維是一種高性能纖維，它是指有機(jī)纖維經(jīng)高溫碳化后，形成的含碳量在85%以上的碳素纖維。顧名思義，它不僅具有碳材料的優(yōu)良特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代的增強(qiáng)纖維。
    碳纖維具有高比強(qiáng)度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，耐疲勞，抗蠕變，導(dǎo)電，傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。它既可以作為結(jié)構(gòu)材料的增強(qiáng)劑承載負(fù)荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用，因而廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、體育、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域。目前，幾乎沒有其它任何一種材料能兼具如此眾多的特性。 從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景，綜觀多種新興的復(fù)合材料（如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料）的優(yōu)異性能， 不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。 
    碳纖維的性能參數(shù)：碳纖維的密度是1.6～2.15g/cm3, 拉伸強(qiáng)度在2.2GPa以上，模量在230GPa以上。（拉伸強(qiáng)度變化范圍為2548～7056MPa，模量為(2.30～5.88)?105MPa，斷裂伸長為0.6%～2.4%）高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小。因此，具有高的比強(qiáng)度和比模量，它比絕大多數(shù)金屬的比強(qiáng)度高7倍以上，比模量為金屬的5倍以上。
    近些年來，碳纖維等先進(jìn)復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展十分迅速，碳纖維在高端復(fù)合材料市場中應(yīng)用已相當(dāng)普及，主要包括軍民用航空、體育休閑及民用工業(yè)三大領(lǐng)域。


    在軍用航空領(lǐng)域，高性能碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于導(dǎo)彈彈頭、彈體箭體、發(fā)動機(jī)殼體的結(jié)構(gòu)部件和衛(wèi)星主體結(jié)構(gòu)承力上，其中碳/碳和碳/酚醛復(fù)合制品是彈頭端頭和發(fā)動機(jī)噴管的重要防熱材料；在衛(wèi)星構(gòu)件上，高模量(MJ系列)碳纖維主要應(yīng)用于衛(wèi)星承力筒、桁架、夾層面板及電池板支架。在戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)上，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于戰(zhàn)機(jī)主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)件和戰(zhàn)機(jī)特殊部位的特種功能部件，當(dāng)前戰(zhàn)斗機(jī)上碳纖維復(fù)合材料的用量已達(dá)到25%以上，軍用直升機(jī)用量則高達(dá)50%以上。 copyright 123456
    在民用航空領(lǐng)域，高端碳纖維增強(qiáng)材料主要應(yīng)用于民用大型飛機(jī)的制造。前兩年每年世界上交付使用的波音和空客數(shù)量大約為250～350架，而空中客車A350中復(fù)合材料用量已接近總重量的40%；空中客車A380約22%為碳纖維增強(qiáng)材料；波音787客機(jī)復(fù)合材料中的50%使用了碳纖維，因減重而可節(jié)省20%的燃料。未來幾年，民用大型飛機(jī)的市場需求量還將不斷提升。據(jù)《空客全球市場預(yù)測》估算，從現(xiàn)在起到2025年間，世界各大飛機(jī)運(yùn)營商共需要新增22700架客機(jī)和貨機(jī)，高性能碳纖維將更廣泛的應(yīng)用于B787及A380的生產(chǎn)。該類航空器的產(chǎn)量擴(kuò)張將使本領(lǐng)域內(nèi)碳纖維復(fù)合材料的用量以年均12％左右的速度增長，估計(jì)到2010年其需求量會達(dá)到10000噸左右，2012年則可達(dá)到13000噸。


    在體育休閑領(lǐng)域，碳纖維增強(qiáng)材料主要應(yīng)用于高爾夫球棒、釣魚桿、網(wǎng)球拍框架及碳纖維自行車制作。據(jù)估計(jì)，目前世界范圍內(nèi)高爾夫球棒的年產(chǎn)量為3400萬副，主要產(chǎn)地在美國、日本、中國大陸和臺灣；碳纖維釣魚桿的年產(chǎn)量約為2000萬副，網(wǎng)球拍框架的全球市場容量為600萬副/年。 copyright 123456
    碳纖維自行車近些年來在歐美等國家十分流行。這些國家的人民生活水平普遍較高，自行車更多的應(yīng)用于休閑健身及環(huán)保出行，對產(chǎn)品追求更多的是輕質(zhì)高強(qiáng)，這就給碳纖維自行車創(chuàng)造了極大的市場空間。目前，美國、英國、中國大陸及臺灣地區(qū)都已開發(fā)生產(chǎn)出碳纖維自行車車架及整車，臺灣捷安特公司曾一度獲得年產(chǎn)100萬輛碳纖維自行車的訂單，而國內(nèi)企業(yè)浙江力霸皇集團(tuán)有限公司也在2009年前五個(gè)月創(chuàng)造了出口歐盟7000輛碳纖維自行車的營銷佳績。可以肯定，隨著碳纖維生產(chǎn)成本不斷降低，加之未來人們的環(huán)保意識加強(qiáng)及低碳經(jīng)濟(jì)流行，國內(nèi)外碳纖維自行車市場將會發(fā)展更快，較低價(jià)位的碳纖維自行車將逐步走進(jìn)百姓生活。以國內(nèi)08年8700萬輛左右的自行車產(chǎn)量，碳纖維自行車以其優(yōu)越性能，合理的價(jià)位,預(yù)計(jì)將很快覆蓋2％的市場，并會在國內(nèi)成為年輕人的時(shí)尚潮流。 123456
     在一般的民用工業(yè)領(lǐng)域，近些年來碳纖維增強(qiáng)材料的應(yīng)用比例一直呈現(xiàn)明顯的上升態(tài)勢，其中風(fēng)電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最值得關(guān)注，具備出眾抗疲勞性能的碳纖維材料被選作為風(fēng)力機(jī)葉片中理想的增強(qiáng)材料之一，碳纖維在該領(lǐng)域的應(yīng)用到2010年后將成為繼航空航天領(lǐng)域后的第二大市場。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)：全球2008年應(yīng)用于大型風(fēng)電機(jī)組葉片上的碳纖維用量已達(dá)6000噸/年，預(yù)計(jì)到2010年之后該領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量將會增長到10000噸/年以上 。
    汽車產(chǎn)業(yè)是除風(fēng)電產(chǎn)業(yè)外碳纖維產(chǎn)品在民用工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的又一大市場。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，碳纖維應(yīng)用于汽車主要是取代部分鋼制零部件：碳纖維復(fù)合材料傳動軸、汽車尾翼及引擎蓋已在汽車上廣泛應(yīng)用，車體重量也大幅度下降，一般來說可以減重40％左右，相應(yīng)地可節(jié)省30％以上的燃油消耗和尾氣排放。由于減重、節(jié)油和環(huán)保是該產(chǎn)業(yè)重要的效益指標(biāo)，因此碳纖維在該領(lǐng)域的應(yīng)用引起了世界各國政府和相關(guān)企業(yè)的重視：美國已先行投資1.95億美元執(zhí)行一個(gè)汽車車體輕量化的5年發(fā)展計(jì)劃；日本的日產(chǎn)汽車和本田汽車企業(yè)也將與東麗公司聯(lián)手開發(fā)汽車車體用新型碳纖維材料，合作企業(yè)還包括三菱麗陽和東陽紡織，該合作項(xiàng)目計(jì)劃2010年以后開始實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。  內(nèi)容來自123456


    除上述產(chǎn)業(yè)外，碳纖維增強(qiáng)材料在土木工程、油氣田開發(fā)、高壓容器、電力傳輸、紡織機(jī)械部件等民用工業(yè)領(lǐng)域的其它產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中也相當(dāng)廣泛。以土木工程為例，目前美國已有3000座橋梁采用了碳纖維進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)；在沿海油氣田開發(fā)產(chǎn)業(yè)中，碳纖維主要應(yīng)用于各種安全繩索的制備，據(jù)測算美國每年用在該類安全繩索上的碳纖維量保持在1000噸左右；在電力傳輸產(chǎn)業(yè)中，碳纖維主要應(yīng)用于復(fù)合材料纜芯部件的制備，美國在該領(lǐng)域的年市場需求預(yù)計(jì)2010年以后也將達(dá)到1000噸左右。
    以上幾大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?yàn)樘祭w維復(fù)合材料當(dāng)前和今后數(shù)年內(nèi)主要的應(yīng)用市場。雖然整體應(yīng)用范圍在今后數(shù)年內(nèi)都不會有太大變化，但是三大領(lǐng)域之間的應(yīng)用比例卻有較大改變。統(tǒng)計(jì)表明，國際碳纖維市場中航空業(yè)的應(yīng)用比例近些年來有所上升，已經(jīng)超過了20%；體育休閑領(lǐng)域的應(yīng)用比例已降至20%以下；而民用工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用比例則已超過了60%。 123456
    從整體供需狀況上看，目前世界上碳纖維的主要消費(fèi)地區(qū)仍然集中分布在美國、歐洲和日本。日本東麗公司的統(tǒng)計(jì)預(yù)測表明：世界碳纖維需求量將以每年13％左右的速度增長，2010年P(guān)AN基碳纖維的全球市場容量將達(dá)到5萬噸左右，到2012年將達(dá)到6萬噸，2015年將達(dá)到88000噸，而到2018年將達(dá)到10萬噸。為滿足不斷增長的需求，世界七大碳纖維 制造商都已計(jì)劃在未來的3～5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)產(chǎn)，市場供應(yīng)短缺、價(jià)格暴漲的碳纖維危機(jī)時(shí)代已經(jīng)過去，世界碳纖維市場在未來幾年的市場競爭將日趨激烈  從應(yīng)用領(lǐng)域上看，近期我國碳纖維產(chǎn)品的消耗比例為：體育休閑領(lǐng)域60％，一般民用工業(yè)領(lǐng)域30％，航空航天領(lǐng)域10％，而這一應(yīng)用比例并不與國際市場接軌。國際市場上高端碳纖維產(chǎn)品有著更大的市場空間，而體育休閑用碳纖維產(chǎn)品市場則需求已處于穩(wěn)定。而國內(nèi)隨著碳纖維的低成本化，碳纖維制品開發(fā)方興未艾，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，但同時(shí)由于碳纖維產(chǎn)品屬于高新產(chǎn)品，需要時(shí)間進(jìn)行市場開發(fā)和引導(dǎo)，因此國內(nèi)對碳纖維及制品將有持續(xù)增加的需求。由于面臨碳纖維材料的國際化競爭，國內(nèi)碳纖維企業(yè)也要加快發(fā)展碳纖維高端產(chǎn)品（T－700級及以上），才能在激烈的市場競爭中求得生存和發(fā)展。 內(nèi)容來自123456
 

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