Углеродное волокно является эталоном в области материаловедения и считается"Король новых материалов"и"Черное золото"за исключительную эффективность в различных отраслях. Это неорганическое полимерное волокно, полученное из органических волокон путем высокотемпературного пиролиза, не только имеет прочность, в 5–8 раз превышающую прочность стали, но и весит всего в четверть меньше. Его легкий вес, высокая прочность, устойчивость к высоким температурам и коррозионная стойкость делают его идеальным материалом для применения, среди прочего, в авиации, аэрокосмической отрасли, строительстве и энергетике.

С быстрым ростом ветроэнергетики, фотоэлектрической энергетики и других новых энергетических отраслей спрос Китая на углеродное волокно неуклонно растет.

Обзор развития индустрии углеродного волокна

Выдающиеся характеристики углеродного волокна объясняются его уникальной структурой углеродной основы, что делает его незаменимым стратегическим ресурсом для национальной экономики и оборонной безопасности. В высокотехнологичных применениях углеродное волокно играет незаменимую роль благодаря своей высокой удельной прочности, высокой удельной жесткости и превосходной устойчивости к коррозии и усталости.

Углеродное волокно обычно используется не само по себе, а в сочетании со смолами и другими матрицами для формирования композиционных материалов, что еще больше расширяет диапазон его применения. Технология получения углеволоконных композитов является ключевым фактором в его разработке.

Эти композиты имеют чрезвычайно низкую плотность: около половины плотности алюминиевых сплавов и одной пятой плотности стали. Таким образом, компоненты, изготовленные из композитов из углеродного волокна, очень легкие: их вес составляет всего 15–30% от веса компонентов, изготовленных из традиционных материалов из алюминиевых сплавов.

Например, внедрение BMW пластиковых материалов, армированных углеродным волокном, в своих электромобилях i3 и i8 в 2014 году ознаменовало новую главу для углеродного волокна в массовом производстве автомобилей. Ожидается, что в области электромобилей, где важны легкий вес, высокая производительность и энергоэффективность, композитные материалы из углеродного волокна будут играть еще большую роль.

Анализ отраслевой цепочки углеродного волокна

С точки зрения отраслевой цепочки, производство углеродного волокна начинается с добычи ископаемого топлива в качестве сырья, за которым следует ряд химических реакций и процессов, которые в конечном итоге превращают его в углеродные волокна. Эти волокна далее перерабатываются в ткани из углеродного волокна, препреги (также известные как промежуточные продукты) и конечные изделия из композитных материалов.

Предпосылкой для получения высокоэффективного углеродного волокна являются высококачественные волокна-предшественники, но соответствующие процессы полимеризации, прядения, карбонизации и окисления являются сложными. Более того, преобразование предшественников углеродного волокна в настоящие компоненты композитного материала включает в себя важный этап: формование композита.

В этом процессе углеродное волокно необходимо соединить со смоляной матрицей с помощью специальных методов формования композита для формирования конечного композитного материала. Освоение этой серии процессов и технологий имеет решающее значение для дальнейшего развития промышленности углеродного волокна.

Рыночная конкуренция и возможности развития в области углеродного волокна

На мировом рынке углеродного волокна уже давно доминируют несколько стран, таких как Япония и США, обладающих богатым опытом и передовыми технологиями в области исследований, производства и продаж. В частности, на рынке небольших буксиров несколько крупных японских компаний заняли лидирующие позиции.

С момента изобретения технологии подготовки углеродного волокна на основе ПАН в Японии в середине 20-го века Япония и Великобритания стали пионерами в исследованиях и разработках этой технологии. В 1980-е годы, с прорывом в промышленном производстве углеродного волокна на основе ПАН, рынок вступил в новую фазу интеграции и поглощения, формируя сегодняшнюю конкурентную среду.

На крупном рынке буксиров более явное преимущество имеют европейские и американские компании, причем компании из США и Германии практически контролируют весь рынок. Продолжающийся рост спроса на углеродное волокно в ветроэнергетике, автомобилестроении и коммерческой авиации еще больше укрепил лидирующие позиции компаний из США и Японии на мировом рынке.

С изменением глобального спроса на углеродное волокно и ростом количества отечественных предприятий в Китае внутреннее замещение стало новой тенденцией. Ведущие отечественные компании, такие как Цзилинь Химическая Волокно, в последние годы активизируют свои исследования и разработки.

Ожидается, что по мере ускорения процесса внутреннего замещения китайские производители откроют новые возможности для развития в отрасли углеродного волокна.

Заключение

Поскольку спрос на высокопроизводительные и легкие материалы продолжает расти во всем мире, рынок углеродного волокна переживает бурное развитие. Особенно в аэрокосмической области применение композитов из углеродного волокна стало решающим средством повышения производительности самолетов и снижения энергопотребления. В автомобильной промышленности углеродное волокно все чаще используется при производстве высокопроизводительных спортивных автомобилей и электромобилей для повышения эффективности транспортных средств и улучшения впечатлений от вождения.

Более того, с растущим акцентом на защиту окружающей среды и быстрым развитием возобновляемых источников энергии, спрос на углеродное волокно в ветроэнергетике также растет.

Однако стоит отметить, что развитие промышленности углеродного волокна сталкивается с проблемами, в том числе с относительно высокой стоимостью производства и неразвитыми технологиями переработки и повторного использования, которые оказывают определенное давление на окружающую среду. Поэтому снижение производственных затрат и повышение уровня переработки являются ключевыми задачами развития отрасли углеродного волокна.

В целом, как представитель новых материалов, углеродное волокно играет важную роль.важную роль в области производства новых материалов с огромным потенциалом для будущего роста. Его применение не ограничивается расширением возможностей высокотехнологичных секторов, но также вносит значительный вклад в повышение устойчивости и эффективности в различных отраслях. Поскольку мир движется к более экологичным решениям и более эффективному использованию энергии, углеродное волокно находится в авангарде этого перехода, предлагая инновационные решения, сочетающие производительность с экологической ответственностью. Продолжающаяся разработка и внедрение углеродного волокна и его композитов призваны переопределить отраслевые стандарты, делая более легкие, прочные и долговечные продукты реальностью для мирового рынка. Такая динамичная траектория роста подчеркивает важность постоянных исследований, инвестиций и сотрудничества в отрасли углеродного волокна, чтобы полностью раскрыть ее потенциал и решить предстоящие проблемы, гарантируя, что углеродное волокно продолжит оставаться ключевым игроком в новой революции материалов.