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?打破美日壟斷,我國碳纖維如何崛起的?

2022-09-20

我國碳纖維又實(shí)現了歷史性的突破。8月15日,由上海石化主導建設的國內首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現了中期交工。值得注意的是,這條生產(chǎn)線(xiàn)上的設備全可都是純國產(chǎn),它生產(chǎn)出來(lái)碳纖維的含碳量超過(guò)95%,比常規的90%碳含量,還要高出5%,屬于高性能碳纖維。

要知道碳纖維可是一種高性能的材料,它可以應用航天、軍工、賽車(chē)等高端領(lǐng)域,比如美國的隱形B2飛機的機身上就用了50%的碳纖維復合材料,除此之外還有波音和空客等飛機上也有類(lèi)似的材料。

但就是這么重要的材料,我們以前卻基本依賴(lài)進(jìn)口,在2014年以前,國內碳纖維市場(chǎng)需求將近2萬(wàn)噸,可其中國產(chǎn)碳纖維的產(chǎn)量占比,卻幾乎可以忽略不計。尤其是大絲束碳纖維更加緊缺,在2019年的時(shí)候,國內大絲束碳纖維需求量有1.4萬(wàn)噸,但是這里面國產(chǎn)卻僅占0.1萬(wàn)噸,占比為0.071%。而這次上海石化投建的純國產(chǎn)大絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn),預計產(chǎn)能可以達到1.2萬(wàn)噸,不僅填補了國內空白,而且還打破美日幾十年的封鎖。

但是更重要的是,此次生產(chǎn)設備都是純國產(chǎn),這也意味著(zhù),中國碳纖維在未來(lái)將迎來(lái)爆發(fā)式的增長(cháng),而它的下游高端制造業(yè)也會(huì )迎來(lái)一次大的突破,甚至有網(wǎng)友調侃說(shuō)碳纖維將被中國打成白菜價(jià)了。

那么問(wèn)題來(lái)了,中國的碳纖維到底是如何發(fā)展起來(lái)的,為何被封鎖數十年,中國卻能突破這個(gè)限制呢?今天就來(lái)說(shuō)說(shuō)材料之王碳纖維的故事。

1、材料之王:碳纖維

碳纖維,就是一種由碳元素組成的纖維材料。

雖然,碳纖維和滌綸纖維一樣,都是纖維材料,但不同的是,碳纖維中含有大量的碳元素,其占比甚至高達90%以上,無(wú)限接近鉆石96%碳含量的門(mén)檻。

這些碳元素的存在,讓碳纖維具備了耐高溫、抗摩擦、導熱及耐腐蝕的特性。

同時(shí),由于碳纖維的原材料是腈綸和粘膠纖維,這讓碳纖維不僅有著(zhù)可比肩鉆石的強度,還具備著(zhù)纖維布料的柔韌性和薄細度。

具體來(lái)說(shuō),就是單根碳纖維的直徑,可以細微到相當于一根頭發(fā)絲的十到十二分之一,其重量也僅有鋼絲的四分之一。

但就是如此一根“細絲”,它的強度卻能達到鋁合金的四倍以上,或是鋼材的七到十倍之數。

這樣巨大的“反差”,進(jìn)而也就意味著(zhù)碳纖維的運用前景,將變得極為寬廣且不凡。

而事實(shí)也確實(shí)如此,就眼下社會(huì )而言,碳纖維已然在航天、航空的材料領(lǐng)域站穩了腳跟,無(wú)論是衛星、火箭,還是導彈和飛機,其中都有大量碳纖維材料的影子。

另外,碳纖維還一度下探到了民用領(lǐng)域,比如一眾超級跑車(chē)的駕駛艙,就清一色的都是使用碳纖維作為原材料。

又或者是高級的運動(dòng)器材,如球拍、自行車(chē)、滑雪板,甚至是釣魚(yú)的魚(yú)竿,在追求極致的輕量和質(zhì)量雙達標時(shí),都會(huì )運用到碳纖維材料。

除此之外,碳纖維如今還在向著(zhù)建材領(lǐng)域進(jìn)軍,比如用碳纖維材料對混凝土進(jìn)行加固,或者用碳纖維材料制造風(fēng)力發(fā)電機葉片等。

林林總總,我們不難發(fā)現,碳纖維在當今世界中,已經(jīng)扮演了一個(gè)不可或缺的角色,是真正意義上的“材料之王”。

2、中國碳纖維:夾縫求生

其實(shí)我國一直都在致力于碳纖維自產(chǎn)的研究,而且這個(gè)項目,是從上個(gè)世紀就已經(jīng)開(kāi)啟。

1978年時(shí),中國科學(xué)技術(shù)部的前身,國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì )就成立了一個(gè)碳纖維開(kāi)發(fā)專(zhuān)項組,這個(gè)小組專(zhuān)門(mén)針對碳纖維技術(shù)的突破。

但此刻美日兩國的碳纖維技術(shù)已趨于成熟,他們都有意地對中國封鎖了碳纖維資料,這導致我國的碳纖維研發(fā),可謂是從零出發(fā)。

而且,美日兩國作為先驅者,已經(jīng)掌握了大量的碳纖維專(zhuān)利,這讓我國在摸索時(shí),還要因專(zhuān)利問(wèn)題,不得不選擇“繞彎路”,進(jìn)而極大地阻礙了技術(shù)突破進(jìn)程。

在這樣猶如“夾縫生存”的研究道路中,我國的碳纖維技術(shù)一直是不溫不火的狀態(tài),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是雖然能夠自產(chǎn),但數量和質(zhì)量都不高。

仍是以2020年為例,我國市場(chǎng)有著(zhù)4.8萬(wàn)噸碳纖維的需求量,但自產(chǎn)量卻只能達到1.8萬(wàn)噸上下,并不足需求量的一半。

而且,自產(chǎn)的1.8萬(wàn)噸碳纖維,還因強度和質(zhì)量問(wèn)題,無(wú)法真正運用到頂層科技的制造中。

這也就意味著(zhù),中國依然無(wú)法擺脫進(jìn)口碳纖維的供養,美日兩國仍把控著(zhù)我國頂尖科技的發(fā)展和生產(chǎn)速度。

不過(guò),令人振奮的是,這一局面或許將在不遠的將來(lái),迎來(lái)一個(gè)新的轉機。

因為,在本年8月15日時(shí),中國石化下屬的上海石化,實(shí)現了首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)的中期交工。而上海石化,也由此成為了國內第一家、全球第四家掌握大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè),這對于國產(chǎn)碳纖維而言,可謂是一次質(zhì)的飛躍。

要知道,上海石化這次所推出的大絲束碳纖維,其碳含量已經(jīng)達到了驚人的95%,完全達到了高強度碳纖維的標準。

3、中國新建兩條萬(wàn)噸碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)意味著(zhù)什么?

去年以來(lái),中國碳纖維領(lǐng)域接連傳出特大好消息。

2021年9月8日,中復神鷹萬(wàn)噸碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)在西寧正式投產(chǎn)。

今年8月16日,上海石化每年1.2萬(wàn)噸48K大絲束碳纖維項目建成進(jìn)入試生產(chǎn)。

最新數據表明,2021年全球碳纖維總需求量只有11.8萬(wàn)噸,大絲束需求占48%,中國總需求共6.24萬(wàn)噸;2021年中國首次超過(guò)美國、成為全球碳纖維最大產(chǎn)能?chē)?,全球占比達30.5%,美國占比23.5%排第二位。

在全球小絲束碳纖維市場(chǎng)中,日本企業(yè)占據了優(yōu)勢地位。2020年,日本東麗、東邦和三菱三家占據全球小絲束碳纖維市場(chǎng)份額的49%。其中,日本東麗產(chǎn)能占全球小絲束總產(chǎn)能的26%,東邦小絲束產(chǎn)能占全球小絲束總產(chǎn)能的13%,三菱占10%排第三。

在大絲束碳纖維領(lǐng)域中,2020年,美國赫氏為全球主要的大絲束供應商,占據了58%的全球市場(chǎng)份額,其次是占比31%的德國西格里,和占比9%的日本三菱,其他企業(yè)僅占剩余的2%。

在這種情況下,中國新建這兩條萬(wàn)噸碳纖維生產(chǎn)線(xiàn),它的總產(chǎn)能是2021年全球碳纖維總需求量的20%,必將徹底顛覆全球碳纖維生產(chǎn)和市場(chǎng)格局,表明中國碳纖維成功實(shí)現逆襲!因為中復神鷹采用小絲束生產(chǎn)工藝,可生產(chǎn)多種高質(zhì)量碳纖維材料,從碳纖維生產(chǎn)質(zhì)量、品類(lèi)上打破國際壟斷。中國石化采用大絲束生產(chǎn)工藝,可大幅度提高碳纖維產(chǎn)量、效率、降低成本,從碳纖維生產(chǎn)數量、效率和低成本上打破國際壟斷。?

(文章來(lái)源:Hi科普啦,硬核熊貓說(shuō),龍傳人wcj)

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