国内外碳纤维的发展现状分析

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碳纤维的发展及其应用现状

碳纤维的发展及其应用现状

碳纤维的发展及其应用现状目前,碳纤维工业化产品主要包括PAN基和沥青基,世界上消费高性能碳纤维主要是美国,而生产高性能碳纤维主要是日本,碳纤维已广泛应用于各行各业中。

碳纤维大多应用于复合材料的生产,且广泛应用于各行各业。

论文主要分析了国内外碳纤维发展现状,着重介绍了碳纤维在宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域的应用。

标签:碳纤维;复合材料;领域;应用一、碳纤维的发展现状研究1.国外发展现状1959年日本进藤博士采用PAN奥纶为原材料研究开发基碳纤维,日本大谷教授利用煤焦、石油炼制过程中的副产品(沥青)研究成功开发了沥青基碳纤维。

1965年,粘胶纤维基碳纤维是由美国的UCC公司开发成功的,主要材料是粘胶纤维。

于20世纪70年代初就开始生产碳纤维,主要应用于火箭喷嘴,其能有效防止热气流传。

1971年至1983年,日本东邦人造丝公司、东丽公司等对碳纤维研究比较早,在此期间已经能进行大批量的生产,主要用于体育器具,欧美则用于航空和航天工业。

1980年前,波音公司首次将碳纤维使用在757飞机上,1985年-1990年,欧美主要对复合材料产品性能和深加工技术进行了研究。

国外利用电磁辐射等离子技术由碳纤维原丝来生产碳纤维;并把纳米技术应用于碳纤维上,研制出纳米碳纤维,超高模量的沥青碳纤维长丝发展迅速。

2.国内发展状况20世纪70年代中期,我国开始研究碳纤维,经过多年的发展,碳纤维在研发领域上取得了很大的成就,但总的来说,国内碳纤维的研制与生产水平还较低。

吉林省长春应用化学研究所于1960年代初,开始对PAN基碳纤维进行研究,并先后完成了连续化中试装置。

上海合成纤维研究所等单位也开始研究,于1980年通过了中试。

总之,我国在碳纤维领域的研究方面起步晚、发展也缓慢。

二、碳纤维的应用状况研究1.宇航领域碳纤维重量很轻,但其尺寸稳定性,刚性和导热性能均很好,最初的高模量碳纤维广泛在人造卫星技术当中使用。

碳纤维的发展现状及开发应用

碳纤维的发展现状及开发应用

碳纤维的发展现状及开发应用
碳纤维是一种具有高比强度、高比模量和轻质化等优良性能的高性能纤维材料,由于其独特的物理性质,已经在各个领域得到了广泛的应用。

以下是碳纤维的发展现状及开发应用的详细内容:
1. 发展现状:碳纤维的发展可以追溯到20世纪60年代,但由于生产工艺和成本等问题限制了其应用范围。

随着科技的不断进步,碳纤维的生产技术不断改进,成本逐渐降低,应用领域也不断拓展。

目前,碳纤维已经广泛应用于航空航天、汽车制造、运动器材、建筑等领域,并且未来还具有较大的应用潜力。

2. 应用领域:
(1)航空航天领域:碳纤维的高强度、高刚度和轻质化特性使其成为了航空航天领域中不可替代的材料之一。

碳纤维可以用于制造航空器的机身和翼面等部件,既能提高航空器的载荷能力,又能提高飞行速度和降低燃料消耗。

(2)汽车制造领域:碳纤维在汽车制造领域中主要应用于制动系统、悬挂系统和轻量化部件等。

采用碳纤维材料可以减小整车重量,提高汽车的性能和燃油效率。

(3)运动器材领域:碳纤维具有高刚度、高强度和轻质化的特点,因此被广泛应用于运动器材领域,如高尔夫球杆、自行车、滑板等。

(4)建筑领域:采用碳纤维可以制造出轻质高强的建筑构件,如桥梁和大型体育场馆等,有助于提高结构的承载能力和抗震能力。

综上所述,碳纤维是一种具有广泛应用前景的高性能材料。

虽然目前碳纤维的生产仍存在一定的限制,但随着技术的不断发展,相信碳纤维会在未来的各个领域得到更加广泛的应用。

2023年3D打印碳纤维行业市场发展现状

2023年3D打印碳纤维行业市场发展现状

2023年3D打印碳纤维行业市场发展现状目前,3D打印碳纤维技术已经被广泛应用到许多领域中,如航空、汽车、医疗等。

该技术的主要优势是生产速度快,精度高,且可根据用户需求定制产品。

下面将从市场状况和发展前景两个方面对3D打印碳纤维行业进行分析。

市场状况:碳纤维材料的应用范围因其高强度、耐腐蚀性、重量轻等优势而不断扩大,同时,3D打印碳纤维技术的广泛应用也使得该材料市场需求量不断增加。

最近几年,全球3D打印碳纤维材料市场规模不断扩大,预计到2025年将达到18亿美元。

3D打印碳纤维技术在航空、汽车、医疗等领域的应用也呈现出持续增长的趋势。

航空业中,3D打印碳纤维技术被用于生产零件和结构体,可以大大降低生产成本和周期,并提高生产效率。

在汽车制造业中,3D打印碳纤维材料作为核心材料,应用上的优势也得到了充分体现。

在医疗行业中,3D打印技术可以制造仿真人体器官,最大程度地缩短了人工制造器官的时间和成本。

发展前景:3D打印碳纤维技术的发展前景非常广阔,未来预计将在以下几方面得到拓展:1. 全球航空、汽车、医疗、电子等行业的需求将会继续增加,3D打印碳纤维材料的应用前景十分广阔。

2. 3D打印技术的不断进步和研发创新将加速碳纤维制造技术的进步,3D打印碳纤维将会有更高的产能和质量,降低原材料浪费率。

3. 3D打印碳纤维技术将在未来越来越多地应用在复杂的结构体的生产上,如航空、航天领域中的飞机及卫星组件等。

4. 3D打印碳纤维技术发展的另一个方向是个性化定制,3D打印可以根据客户要求进行定制化生产,实现个性化生产,满足客户需求。

总之,随着3D打印碳纤维技术的不断发展和研究,碳纤维材料的应用范围也将不断扩大。

未来的碳纤维行业发展前景十分广阔,需求量将会持续增长。

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。

它由碳纤维和树脂等基质材料组成,具有优异的力学性能和低密度,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。

首先,国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。

一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。

由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点,被广泛应用于航空航天领域,如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。

二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。

汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件,以提高汽车的燃油效率和减轻车重,提高车辆的性能。

三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。

碳纤维复合材料制作的高级运动器材,如高尔夫球杆、网球拍和自行车等,具有很高的刚性和强度,能够提高运动员的表现水平。

四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。

船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。

碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性,因此被广泛应用于船舶制造,可以提高船舶的性能和节能减排。

接下来,本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。

一是开发新型碳纤维原料。

目前,市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。

研究人员正在开发新型纤维原料,如石墨烯、纳米碳纤维等,以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。

二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。

碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。

研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法,如表面改性和介入增韧等。

三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。

制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺,如预浸法、纺丝法和层合法等,以提高复合材料的力学性能和制造效率。

四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。

碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响,会出现疲劳和损伤现象。

2024年活性碳纤维(ACF)市场发展现状

2024年活性碳纤维(ACF)市场发展现状

2024年活性碳纤维(ACF)市场发展现状1. 简介活性碳纤维(ACF)是一种具有高孔隙度和大比表面积的纤维材料。

它由活性碳纤维原料经过高温炭化和气体活化处理而成。

ACF在吸附、催化、导电等领域有广泛应用,并且由于其独特的性能,在新能源、环境保护、医疗等领域的需求不断增长。

2. 市场规模根据市场调研数据显示,活性碳纤维(ACF)市场近年来呈现出快速增长的趋势。

截至目前,全球ACF市场规模已达到XX亿美元,并预计未来几年将保持稳定增长。

3. 主要应用领域3.1 吸附材料活性碳纤维作为一种优秀的吸附材料,在水处理、空气净化等领域中得到广泛应用。

其大比表面积和孔隙结构能够有效吸附有害物质,提高净化效果。

随着城市化进程和环境污染的加剧,吸附材料市场需求将继续增长。

3.2 电池材料ACF在电池材料中有着重要的应用。

其高导电性和良好的储能性能使得活性碳纤维成为电池生产的理想材料。

目前,锂离子电池等新能源电池的快速发展推动了ACF 市场的增长。

3.3 催化剂载体活性碳纤维常被用作催化剂的载体。

其大孔隙结构和高比表面积有利于催化剂的分散和反应过程的进行。

在化工、石油等领域,催化剂载体的需求日益增长,带动了ACF市场的发展。

3.4 医疗领域活性碳纤维在医疗领域有广泛的应用,如人工器官、生物医学材料等。

其生物相容性和孔隙结构的特点使其成为医疗材料的理想选择。

随着人口老龄化程度的加剧和医疗技术的进步,ACF在医疗领域的市场将持续增长。

4. 市场发展趋势未来ACF市场的发展将呈现以下趋势:4.1 高性能化随着技术的不断进步,活性碳纤维的性能将不断提升。

纤维材料的制备工艺和表面改性技术的创新将使ACF具备更好的吸附性能、导电性能和化学稳定性,满足不同领域的需求。

4.2 新能源需求增长新能源领域对ACF的需求将继续增长。

随着可再生能源的快速发展,对电池和储能材料的需求将增加,进一步推动ACF市场的扩大。

4.3 环保意识提高全球环保意识的提高将促进活性碳纤维在污染治理和环境保护领域的应用。

2024年碳纤维复合材料市场分析报告

2024年碳纤维复合材料市场分析报告

2024年碳纤维复合材料市场分析报告摘要本文对碳纤维复合材料市场进行了综合分析。

首先介绍了碳纤维和复合材料的概念,并探讨了其在各个行业中的应用。

然后,对碳纤维复合材料市场规模、发展趋势、竞争格局等方面进行了详细分析。

最后,结合相关数据和案例,提出了碳纤维复合材料市场的展望和发展建议。

1. 碳纤维复合材料概述碳纤维是一种由纤维束组成的高强度、高弹性的材料。

复合材料由纤维增强材料和基体材料组成,具有轻质、高强度和抗腐蚀等特点。

碳纤维复合材料结合了碳纤维和复合材料的优势,被广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等领域。

2. 碳纤维复合材料市场规模和发展趋势根据市场调研数据,碳纤维复合材料市场在过去几年里保持了稳定增长的态势。

在汽车行业,碳纤维复合材料的应用不断扩大,以减轻车身重量、提高安全性能为主要目标。

航空航天领域也对碳纤维复合材料的需求增长迅猛,以提升飞机性能和降低能耗为主要驱动力。

此外,体育器材、建筑材料等领域对碳纤维复合材料的需求也在逐渐增加。

3. 碳纤维复合材料市场竞争格局目前,碳纤维复合材料市场竞争激烈,主要厂商包括国内外的知名企业和一些新兴企业。

国外企业凭借技术优势、品牌影响力和渠道优势占据市场领导地位,但国内企业在技术研发和生产能力方面逐渐迎头赶上。

未来,碳纤维复合材料市场竞争将更加激烈,企业需要加强创新能力、提高产品质量、拓宽销售渠道。

4. 碳纤维复合材料市场的机遇和挑战碳纤维复合材料市场面临着机遇和挑战。

一方面,随着环保意识的提高和技术的进步,碳纤维复合材料在各个行业中的应用前景巨大。

另一方面,碳纤维复合材料的高成本和生产工艺的限制是市场发展的主要制约因素。

因此,企业需要不断创新,提高生产效率,降低成本,以应对市场挑战。

5. 碳纤维复合材料市场展望和发展建议从市场展望来看,碳纤维复合材料市场具有较高的增长潜力。

未来,汽车工业、航空航天工业和新能源领域将成为碳纤维复合材料的主要应用领域。

碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势

碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势

国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来,产业规模不断扩大,产品品质不断提高,2014年全球碳纤维产能(365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算)已达到12.6万吨。

尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比,但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点,具有玻璃纤维所不能比拟的优势,已成为发展先进武器装备的关键材料,并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。

当前,国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势,据估计,未来5年,先进复合材料将以每年5%的增速发展,而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展,全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%,亚太地区将会有更高的增长率,即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。

因此,在目前碳纤维产业快速发展的关键时期,我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题,通过理性思考寻求解决途径,适时把握发展机遇,落实行动、注重实效,努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。

1、国外碳纤维产业现状及发展趋势1)产业方面根据前躯体原料的不同,碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基碳纤维等。

由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒性物质二硫化碳,且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高,因此目前,国际碳纤维产业领域,前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。

其中,PAN基碳纤维又占据绝对优势,国际市场占有率超过90%。

PAN基碳纤维的九大生产商包括:日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏(Hexcel)、氰特(Cytec)、卓尔泰克(Zoltek,已被东丽收购)、台塑、土耳其阿克萨(AKSA)和德国西格里(SGL)。

沥青基碳纤维的生产和应用居其次,主要生产企业三家,分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。

PAN基碳纤维分为小丝束(1-24K)和大丝束(36K及以上)两类。

2024年碳纤维加固市场发展现状

2024年碳纤维加固市场发展现状

2024年碳纤维加固市场发展现状引言碳纤维加固技术是一种新兴的结构加固方法,具有重量轻、强度高等优点,被广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。

本文将介绍碳纤维加固市场的现状,包括市场规模、应用领域、发展趋势等。

市场规模碳纤维加固市场在过去几年内呈现出快速增长的趋势。

根据市场调研机构的数据显示,碳纤维加固市场规模从2015年的10亿美元增长到了2020年的30亿美元,年复合增长率达到了20%。

预计在未来几年内,市场规模还将继续增长。

应用领域建筑行业碳纤维加固技术在建筑行业中被广泛应用,主要用于加固混凝土结构、钢结构和木结构。

由于碳纤维加固材料具有高强度、轻质、抗腐蚀等特点,能够有效地提高结构的抗震、抗风等性能,因此受到了建筑行业的青睐。

桥梁行业桥梁是碳纤维加固的重要应用领域之一。

随着交通运输的发展,很多老旧桥梁需要进行加固维修,而传统的加固方法存在一些缺点,如施工周期长、造成交通阻塞等。

碳纤维加固技术通过悬挂式加固和包裹式加固等方法,可以快速、有效地对桥梁进行加固,提高其承载能力和使用寿命。

航空航天行业碳纤维材料具有轻质高强度的特点,因此在航空航天行业中有广泛的应用。

碳纤维加固技术可以用于加固飞机、火箭等航空器的结构部件,从而提高其性能和安全性。

发展趋势技术创新随着碳纤维加固技术的应用不断扩大,厂商们开始注重技术创新,推出更加高效、环保的加固材料和工艺。

例如,一些厂商正在研发具有自愈功能的碳纤维材料,以应对结构受损后的修复问题。

市场竞争随着市场规模的扩大,碳纤维加固领域的竞争也越来越激烈。

现有的厂商不断提升产品质量和性能,同时新的竞争者也在不断涌现。

因此,市场竞争将促使碳纤维加固技术不断创新和进步。

法规支持为了推动结构加固技术的发展,许多国家和地区都制定了相关的法规和标准,以规范碳纤维加固工程的施工和质量要求。

这些法规的出台将进一步推动碳纤维加固市场的发展。

结论碳纤维加固市场在过去几年内实现了快速增长,未来仍具有较大的发展潜力。

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国内外碳纤维的发展现状分析摘要:介绍了碳纤维的基本特性,概述了世界及中国碳纤维的发展概况。

详细论述了碳纤维在航空航天、体育用品、工业领域应用的最新进展。

碳纤维是一种物理化学性能优异的新型纤维,其在三大领域的应用前景非常乐观。

关键词:碳纤维复合材料发展应用前言随着工程技术和材料科学的发展,对材料性能的要求越来越高。

有关先进复合材料的研究、发展和应用一直是高科技材料技术的重要内容之一,而碳纤维及其碳纤维复合材料在此领域则占有举足轻重的地位。

其主要原因:它是一种技术和用途十分广泛的树脂基复合材料,以碳纤维为增强材料,合成树脂为基体材料,通过各种成型工艺复合而成的碳纤维复合材料,是一种高性能新型结构材料;它是一种强度比钢大十多倍、密度比铝合金还低,且还有许多宝贵的电学、热学和力学性能;在现代航天航空等尖端技术发展中,已成为一种不可缺少的新型材料。

因此,许多发达国家不惜投入大量人力、物力和财力,对碳纤维进行研制开发、完善和提高,使其质量不断提高,品种、型号和规格与日俱增,应用领域日益拓宽。

1 碳纤维发展概况1.1 世界碳纤维发展概况近几年随着先进复合材料的发展,碳纤维需求激增,引爆了近年来世界性的碳纤维危机,这场危机从2005年开始日趋明显,至2007年达到极点。

自碳纤维危机爆发以来,各大碳纤维生产厂商急剧扩张,扩大产能,缓解了碳纤维紧缺的供应情况。

2008年下半年爆发了世界金融危机,实体经济受影响颇深,碳纤维的需求也有所回落。

尤其是2009年经济衰退陷入最低谷时,很多碳纤维制造商也推迟或放慢了自己的发展计划。

但是进入2010年以来,随着经济危机的好转,全球碳纤维市场出现快速回暖的迹象。

巨大需求刺激碳纤维市场回暖,因此对碳纤维的需求总体仍处上升趋势。

目前世界碳纤维产量达到4万t/年以上,随着碳纤维应用领域的不断扩大,碳纤维的市场需求日趋增加,碳纤维及其复合材料产业呈现良好发展态势。

据相关部门预测,世界碳纤维需求将以每年大约13%的速度飞速增长,碳纤维的全球需求量2018年将达到10万t。

全世界主要的碳纤维生产厂商是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司, 美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三家公司,以及德国SGL西格里集团、韩国泰光产业等少数单位。

1.2 我国碳纤维产业发展概况我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维。

多年来进展缓慢,但也取得了一定成绩,进入21世纪以来发展较快,安徽华皖碳纤维公司率先引进了500t/ 年原丝、200t/ 年PAN 基碳纤维(只有东丽碳纤维T300水平),使我国碳纤维工业进入了产业化。

随后,一些厂家相继加入碳纤维生产行列。

从2000年开始我国碳纤维向技术多元化发展,放弃了原来的硝酸法原丝制造技术,采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。

目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。

随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长,碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品,成为国内新材料行业研发的热点。

据不完全统计,目前拟建和在建的碳纤维生产企业有11家,合计生产能力为原丝7100t/ 年、碳纤维1560t/ 年,其中在建企业为4家,合计生产能力为原丝1100t/年、碳纤维470t/ 年。

2009年,国内碳纤维产业多年来发展落后缓慢的局面得以改变,生产企业和投资基地都在不断增多,本行业的发展从此进入了一个全新的时期。

但是与发达国家相比,我国目前的碳纤维生产能力(特别是高端产品)与国际水平还存在相当的差距:产能只占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右,大量碳纤维产品仍靠进口,真正国产化还需要一个漫长的过程。

中复神鹰自主研发的年产1000吨碳纤维生产线于2008年10月顺利投料生产,2009年产量达到550吨,产销量位居国内第一位,有效缓解了国内碳纤维的供应紧张局面;威海拓展纤维有限公司也于08年引进了一条年产1000吨碳纤维生产线并顺利投产。

但与发达国家相比,我国碳纤维产业刚刚起步,在产量和高端产品品种上仍还远远不能满足国防和国民经济建设的需要。

1.2.1中国碳纤维产业发展中存在的主要问题1.从发展前景看,总结国际碳纤维产业发展历程,规模化生产是降低成本、参与市场竞争的重要前提。

目前建设地点遍布东、中、西部20多个省(市),利益主体不同,规模大小不一,技术水平参差不齐,有些远离主要原料产地,难以做大做强,又难以整合。

专家认为,中国建设3-5家碳纤维生产企业是合理的,通过优胜劣汰,大部分企业将难以生存,损失将是巨大的。

2.从技术层面看,由于多数企业依靠“挖人战术”,造成师出同门,技术水平和工图1 国内主要碳纤维研发和生产的厂家、能力及运行状况艺路线处于同一档次,技术无特色,产品低质量,属于低水平重复建设。

碳纤维技术被日本、美国等专利覆盖,我国企业缺乏核心自主知识产权的技术支撑,尚未全面掌握完整的碳纤维核心关键技术,因而影响了碳纤维的规模生产和全球销售。

3.从市场需求看,制备增强树脂复合材料是碳纤维的主要市场,约占90%以上的市场份额,对碳纤维质量有较高要求,日本东丽公司T300的质量标准大体是质量门槛值,除少数企业外,国产碳纤维产品质量目前尚达不到这一门槛值,特别是在性能稳定性上差距较大,故难以进入树脂基复合材料市场。

由于能耗、物耗高,国产碳纤维成本居高不下,无法与进口碳纤维争夺市场,与在建和拟建产能比较,今后一段时期国内外市场对国产碳纤维的消化能力不容乐观。

4.从环保看,碳纤维原料丙烯腈属剧毒和易燃易爆产品,公安部门要求其运输半径不大于500km,不宜零星长距离运输;生产过程中的污水和废气治理技术难度较大,成本也较高,而且技术不成熟。

国内碳纤维企业小而散的分布,加大了企业的安全和环保成本,不利于整个行业的可持续发展。

2 碳纤维的应用进展碳纤维传统应用领域主要有航空航天、体育休闲用品、国防军事,除此之外,汽车构件、风力发电叶片、建筑加固材料、增强塑料、钻井平台等碳纤维市场也正蓬勃兴起(图2 )。

2.1 航空航天领域碳纤维复合材料以其独特、卓越的理化性能,广泛应用在火箭、导弹和高速飞行器等航空航天业。

例如采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机、卫星、火箭等宇宙飞行器,不但推力大,噪音小,而且由于其质量较轻,所以动力消耗少,可节约大量燃料。

据报道,航天飞行器的质量每减少11kg,就可使运载火箭减轻500kg。

2007 年面世的超大型飞机空客A380,复合材料的密度已达23%。

2010 年问世的A350 超宽客机,其高性能轻质结构所占比例已达62%,成为空客公司第一架全复合材料机翼飞机。

轻质“外衣”不仅能有效克服质量与安全之间固有的矛盾,还能大幅降低飞机能耗。

以A380 为例,其首架飞机每位乘客的百千米油耗不到3L,而A350的百千米油耗预计只有2. 5L人,几乎可以跟现在的小汽车媲美。

波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料,包括主机翼和机身。

金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量,而且还可以保证不损失强度或刚度,大大提高了燃油经济性。

新一代的客机将使用更高比例的碳纤波音公司即将推出新一代高速宽体客机——“音速巡洋舰”,约60% 的结构部件都采用强化碳纤维塑料复合材料,其中包括机翼,这种材料比铝更加轻便,但强度不相上下。

据称,如果客机中所有部件都使用这种复合材料,那么,新型客机的飞行速度会提高15%~20%。

碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。

例如,三菱重工利用碳纤维复合材料制作新一代支线喷气客机MRJ 主机翼和尾部组件,该机型预计在2013 年进入市场。

图2 三大领域碳纤维用量百分比2.2 体育用品为了满足重量轻、刚性大的要求,传统的体育用品大多采用木材及其复合材料制品,但是,碳纤维增强复合材料的力学性能比木材高得多。

由于碳纤维复合材料兼具树脂基体和碳纤维的特性,其性能随基体材料和碳纤维特性的不同而变化,且碳纤维的特殊性能让制造商控制产品的力学性能和动态性能,这并非金属等其他单一材料所能达到的。

碳纤维增强复合材料的比强度、比模量综合指标在现有结构材料中是最高的。

因此,它在体育用品方面得到了广泛的应用。

碳纤维应用于高尔夫球棒始于1981年,目前全球每年的高尔夫球棒的产量为5000万根左右,主要产自美国、中国、日本和中国台湾省。

多年来,碳纤维在高尔夫球棒中的使用率一直居首位,约占碳纤维体育用品用途的50%。

高尔夫球棒使用碳纤维复合材料制备可减重约10~40%。

这意味着,按照动量守恒定律,可使球获得较大的初速度。

另一方面,碳纤维复合材料具有高的阻尼特性,可使球时间延长,球被击得更远。

碳纤维在自行车行业的应用,使传统的自行车工艺走向高科技,轻型化。

目前,全球的自行车中,级自行车和特别用途登山车约占5%。

高级自行车的车构架、前叉部件、车轮、曲轴,以及座位支架等,比例可达30%~40%。

碳纤维复合材料赋予了车体良好的刚性和减震性能,同时可实现轻质化。

2009年7月,浙江力霸皇集团开发生产的一体式碳纤维竞赛型自行车,在欧洲市场卖出了10万元一辆的天价,并且市场反应相当不错。

力霸皇公司从2006 年即开始研究碳纤维材料在自行车上的应用,2008 年取得突破性进展,成为国内率先生产碳纤维自行车的企业。

这种用碳纤维制造的竞赛型自行车,质量仅9.5kg,为普通自行车的2/5,但是抗撞击能力却是普通自行车的8 倍。

碳纤维在其他体育项目的应用还包括冰球棍、滑雪杖、射箭和网球拍框架等,同时,碳纤维还应用在划船、赛艇、冲浪和其他海洋运动项目中。

2.3 工业应用2.3.1汽车构件碳纤维材料现在已成为汽车制造商青睐的材料,在汽车内外装饰中开始大量采用。

碳纤维作为汽车材料, 最大的优点是质量轻、强度大, 采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展, 并带来节省能源的效益。

业界认为, 碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。

梅赛德斯- 奔驰新推出的SLR迈凯轮超级跑车运用了高强度碳纤维复合材料。

该车最高时速可以达到334 km/h,0-100 km 的加速时间仅为3.8 s。

在SLR迈凯轮超级跑车中, 车身几乎全部采用碳纤维复合材料制成。

与钢材相比, 碳纤维复合材料的质量只有钢的50%, 而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢或铝高出4~5倍。

梅赛德斯- 奔驰充分利用该材料的这些特性,不仅降低了车身自重, 还可以为乘员提供最大限度的安全保障。

设计者在SLR的前端结构中嵌入了两根620 mm 长的碳纤维纵梁, 作为车头碰撞缓冲部件, 在发生正面碰撞时, 碰撞能量可以被有效吸收, 从而确保乘员舱完好无损。

碳纤维在国防军工中有举世足轻重的影响。

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