碳纤维产业发展前景广阔 CFRP 碳纤维复合材料 高模量 新材料之王

作为21世纪的“新材料之王”，碳纤维可以实现对钢铁、铝合金等传统材料的替代，具有广阔的市场前景。尽管我国碳纤维研究起步较早，但长久以来，研发力量分散、低水平重复建设严重等问题一直是产业向高端转型的“拦路虎”。进入“十二五”，我国碳纤维行业迎来了更加广阔的发展空间，政策能量持续释放，创新能力不断提高，一个蓬勃发展的新兴产业正在崛起 

    全长18.91公里的全国首条绞合碳纤维芯铝绞线——220千伏福丰Ⅰ线日前在海南试送成功，这是碳纤维电缆线在我国首次用于架空线路。该电网改造工程的成功，开辟了碳纤维又一个重要的应用领域。中国化学纤维工业协会会长端小平说，“近年来，碳纤维在众多工业领域得到了成功应用，说明碳纤维应用有广阔的市场空间。” 

    替代空间巨大 

    对钢铁、铝合金等传统材料的替代，是碳纤维应用推广的主要动力。由于具有重量轻、耐高温、耐腐蚀等优异*能，碳纤维的市场前景非常广阔，可被广泛应用于石油化工、航空航天、体育用品、交通运输等领域 

    碳纤维被誉为21世纪的“新材料之王”，具有优越的物理和化学*能，其重量不到钢的四分之一，但抗拉强度是钢的7倍至9倍,且抗拉弹*、比强度、比模量均显著优于钢，还具有耐高温、耐腐蚀等优点。这些优异的*能给碳纤维带来了广阔的市场前景，被广泛应用于石油化工、航空航天、体育用品、交通运输等领域。 

    对钢铁、铝合金等传统材料的替代，是碳纤维应用推广的主要动力。专家称，“以塑代钢”是21世纪的必然趋势，推进汽车、***等产品的轻量化以降低油耗、应对资源和环境的严峻挑战，已经成为工业发展的重要主题。 

    以空客A380为例，因每架飞机采用碳纤维复合增强材料达到21吨至25吨，使每位乘客百公里油耗不到3升，是目前世界上第一个乘客每百公里油耗少于3升的远程客机，座英里成本比目前效率最高的飞机低15%至20%，其燃油的经济*比相应的竞争机型要低13%左右。 

    “对传统材料的替代，关键是要考虑成本因素，如果成本相同，用户愿选择*能更优的碳纤维。”端小平说。在降低成本方面，我国碳纤维的研发生产起了主要作用。2008年，当我国企业宣布T300碳纤维实现规模化生产时，这一规格产品的国际价格就由每公斤500元降至120元以下；2012年，当高*能的T700级碳纤维在我国实验成功时，这一规格产品的国际价格又从每公斤400元降至160元。 

    伴随低成本化的趋势，碳纤维在汽车、航空航天器、各类机械设备中的应用迅速增长，预计到2015年全球碳纤维消费量将达到7万吨，年均复合增长率将达9.37%。到2020年，全球碳纤维需求甚至可达到13万吨/年。 

    “这无疑是一块很大的蛋糕，但目前我国能从中分得的却很少，大部分依赖进口。”中机(系)信息技术研究院产业规划所研究员毋剑波说。我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段，主要是小丝束，品质接近或达到T300水平，且不稳定，与国外先进水平尚有差距，导致应用受限，市场规模狭小。 

    因此，提高产品品质以替代进口，意义重大。毋剑波表示，现在国家提出大力发展自主碳纤维产业，鼓励掌握关键核心技术，提高碳纤维自给率，“随着我国核心技术的突破以及政策的支持，未来国产碳纤维将逐步替代进口产品，国产碳纤维将迎来更大的发展机遇。” 

    工业应用加速 

    随着世界范围内碳纤维产品用量的增长和价格的降低，民用工业应用将显著加速。预计到2020年，我国碳纤维需求量将达到2.2万吨。其中，工业领域的需求将提高至75% 

    今年7月，中联重科101米臂架泵车首次投入使用。泵车臂架采用碳纤维复合材料，解决了传统钢材臂架疲劳开裂的问题，不仅大大减轻了泵车自重，降低了泵车能耗，而且提升了产品的使用寿命。 

    专家称，随着世界范围内碳纤维产品用量的增长，特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产，其价格将不断降低，民用工业应用将显著加速。然而，与这一趋势不同，尽管我国碳纤维在工业应用中不断涌现新成果，但国内最大应用领域是体育和休闲娱乐用品。据毋剑波介绍，当前世界发达国家的碳纤维在航空航天、工业应用、体育休闲应用占比分别为22%、61%、17%，而我国应用比例为4%、31%、65%。 

    “消费主要集中在低端领域，原因在于这些领域对碳纤维的*能要求不高，不需要长时间的材料认证和成品实验，进入比较容易。”专家表示，造成我国碳纤维产业难以走向高端的根本原因，在于研发力量分散，不能形成合力；关键装备受制于人；低水平重复建设严重等等。因此，“要真正分享碳纤维产业这块大‘蛋糕’，应该着力加强产学研用结合，以企业为主体，联合高校和科研院所共同进行研发、创新，加强产业链开发。”中国工程院院士蒋士成说。 

    碳纤维在工业领域的应用是未来发展的主流方向。据预计，到2020年我国碳纤维需求量将达到2.2万吨。其中，工业领域的需求将提高至75%。国家新材料产业发展战略咨询委员会副主任李克健表示，随着我国由工业大国向工业强国转变，航空航天、汽车和风力发电等领域的技术水平和规模会大幅度提升，碳纤维等新型复合材料的应用领域和消费量也将随之增长。