“我國碳纖維及其復(fù)合材料發(fā)展了很長時間，是很熱門的行業(yè)，但發(fā)展中也碰到了很多困難。”近日，在新材料在線于蘇州主辦的2017第三屆碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)與應(yīng)用研討會上，“973”首席科學(xué)家、東華大學(xué)教授余木火對碳纖維及其復(fù)合材料行業(yè)的描述一針見血。與會專家認為，面對廣闊市場，我國碳纖維行業(yè)亟待通過技術(shù)創(chuàng)新等手段，突破發(fā)展瓶頸，提升全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。
輕量化帶來廣闊市場
近年來，碳纖維自行車、碳纖維網(wǎng)球拍等一系列產(chǎn)品走進尋常百姓家，使得碳纖維應(yīng)用范圍日益廣泛，知名度也明顯提升。據(jù)IHS公司最新的研究，碳纖維的全球市場正在急劇增長，預(yù)計到2020年，其年增長率將超過8%。
“輕量化技術(shù)是制造業(yè)核心技術(shù)之一，中國在大型客機、通用航空、無人機、汽車、高鐵、地鐵、化工防腐蝕與輕量化設(shè)備、風電葉片等輕量化產(chǎn)業(yè)鏈擁有龐大市場，中國碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展機遇。”余木火說。
江蘇恒神股份有限公司顧問沈真也認為，輕量化是當前交通運輸行業(yè)發(fā)展的熱點，碳纖維復(fù)合材料是輕量化結(jié)構(gòu)材料的最佳選擇，在交通運輸行業(yè)中的應(yīng)用有著廣闊的前景，未來20年的用量有望達到上萬噸。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，碳纖維未來主要應(yīng)用在航空航天、汽車、風電葉片和體育休閑等領(lǐng)域，占比將分別達到22%、12%、24%和15%。其中，風電葉片的市場占比格外突出。“隨著大型化和向海洋發(fā)展，風電葉片長度有所增加。為了減輕葉片重量，同時又提高剛度，碳纖維就成了解決這一難題的首選材料。”江蘇澳盛復(fù)合材料科技有限公司技術(shù)總監(jiān)嚴兵認為。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨技術(shù)瓶頸記者采訪了解到，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了從無到有的持續(xù)投入和艱苦攻關(guān)歷程后，目前已實現(xiàn)了T300級碳纖維的國產(chǎn)化規(guī)模生產(chǎn)和T700級碳纖維的千噸級產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，T800級碳纖維也打破了國外封鎖，取得了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的突破。但是，對于國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)而言，無論是原料開發(fā)還是下游應(yīng)用，都存在一些需要突破的瓶頸。
據(jù)了解，我國碳纖維市場，特別是高性能碳纖維市場依舊處于國外加劇封鎖和國內(nèi)供應(yīng)奇缺的雙重困境之下，“虧損—少生產(chǎn)—失市場—虧損”這一死循環(huán)尚未完全破解。盡管我國碳纖維研究與國外基本上同時起步，但國外碳纖維領(lǐng)先企業(yè)對其技術(shù)、關(guān)鍵裝備及材料均進行了封鎖或限制，導(dǎo)致國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈極不完善。
余木火表示，整個制造業(yè)跟碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)之間如何建立一種有效的合作機制，是目前國內(nèi)仍在探索的問題。另外，碳纖維成本高、規(guī)模小、穩(wěn)定性差，這是行業(yè)當前面臨的大問題。
中復(fù)神鷹碳纖維有限公司技術(shù)部部長郭鵬宗則表示，雖然國內(nèi)碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)取得了一定的成績，但仍處于落后狀態(tài)。一是國內(nèi)碳纖維及其復(fù)合材料行業(yè)集中度比較低；二是碳纖維及其復(fù)合材料行業(yè)的產(chǎn)能利用率比較低。
上海波客實業(yè)有限公司總經(jīng)理洪清泉表示，碳纖維及其復(fù)合材料在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用也存在瓶頸，最主要的就是結(jié)構(gòu)的設(shè)計驗證還處于較低水平。
目前，我國從事碳纖維及其復(fù)合材料制品研制生產(chǎn)，以及設(shè)備制造的企業(yè)雖有百余家，但上游材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能分散、生產(chǎn)線規(guī)模小、品種單一、生產(chǎn)成本高；中游復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)薄弱，先進的設(shè)備和高端碳纖維預(yù)浸料主要靠進口；下游市場需求疲軟等情況卻沒有得到很好地改善。
“做碳纖維材料是一個漫長且痛苦的過程，投入時間長、資金大、見效慢。”中南大學(xué)新型特種纖維及其復(fù)合材料湖南省重點實驗室教授黃小忠直言。他認為，行業(yè)亟待突破高性能碳纖維工程化制備關(guān)鍵技術(shù)，建立有中國特色的碳纖維制備及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)碳纖維在交通運輸、能源、建筑、汽車、航空航天等領(lǐng)域的完全自主應(yīng)用。
革新技術(shù)惠及全產(chǎn)業(yè)鏈
碳纖維在國家未來新材料計劃里占有非常重要的地位?！吨袊圃?025》中提出，到2020年，國產(chǎn)高強碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)成熟度達到9級，實現(xiàn)在汽車、高技術(shù)輪船等領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用。那么，要如何扭轉(zhuǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的被動局面，順利實現(xiàn)目標？與會專家一致認為，應(yīng)加快碳纖維行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級，打破國外技術(shù)壟斷，走自主創(chuàng)新之路，加快碳纖維產(chǎn)業(yè)化。
余木火指出，碳纖維想要在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用，還需要突破缺乏規(guī)?；?、低成本化碳纖維先進制造技術(shù)與裝備，缺乏制造業(yè)與碳纖維材料產(chǎn)業(yè)合作機制和缺乏碳纖維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、驗證、數(shù)據(jù)庫、標準與測試技術(shù)體系等瓶頸。
同時，技術(shù)的創(chuàng)新會促進產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展。郭鵬宗認為，堅持規(guī)?；a(chǎn)和品質(zhì)提升是國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要充分發(fā)揮已有產(chǎn)能，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，有效降低成本。同時，提高產(chǎn)品品質(zhì)，擺脫低端惡性競爭，實現(xiàn)良性可持續(xù)發(fā)展和高端領(lǐng)域應(yīng)用替代，促進產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)。
沈真則表示，國內(nèi)外幾十年復(fù)合材料應(yīng)用經(jīng)驗和教訓(xùn)表明，必須由材料、工藝和設(shè)計人員組成密切合作的團隊，才能研發(fā)出有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景、性能最佳的復(fù)合材料制件，全產(chǎn)業(yè)鏈是碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。（本報記者徐巖）
轉(zhuǎn)自：中國化工報
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