來(lái)源:奧賽碳纖維技術(shù)
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復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)與展望
7.1. 航空航天應(yīng)用市場(chǎng)
市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)如下圖:2019年對(duì)碳纖維的需求量為23,500噸。
航空航天市場(chǎng)的分市場(chǎng)份額(噸)如下圖:
商用飛機(jī)無(wú)疑是碳纖維最有力的推動(dòng)者,2019年三件大事:一是波音737系列停飛停產(chǎn),國(guó)際航空器市場(chǎng)形成巨大的不確定性。二是新的單通道飛機(jī)平臺(tái),是否會(huì)雙通道飛機(jī)B787、A350一樣,廣泛地使用碳纖維?三是數(shù)量是雙通道飛機(jī)10倍的單通道飛機(jī),會(huì)采用怎么的復(fù)合材料工藝?這些問(wèn)題可多聽(tīng)航空專(zhuān)家的觀點(diǎn)。從材料角度:新型的碳纖維,以東麗T1100G、赫氏IM10為代表,如果產(chǎn)能繼續(xù)擴(kuò)大,成本持續(xù)降低,將在主承力結(jié)構(gòu)大量使用;對(duì)于熱塑復(fù)材在主結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,這是屬于“下一代多功能機(jī)身驗(yàn)證”的性質(zhì),而航空的一代基本是20年時(shí)間;成熟的熱固復(fù)合材料依然是飛機(jī)主結(jié)構(gòu)的主力,除了現(xiàn)有的自動(dòng)鋪放+熱壓罐工藝,RTM工藝在A220與MC-21的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,最可能成為單通道飛機(jī)的主選工藝。
7.2. 風(fēng)電葉片應(yīng)用市場(chǎng)
2019年,風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展非常迅猛,國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)今年內(nèi)取消補(bǔ)貼,所以搶裝依然延續(xù)。
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)公布的“2019年全球風(fēng)電整機(jī)制造商市場(chǎng)份額排名”,從市場(chǎng)需求方面:
2019年全球新增陸上及海上風(fēng)電裝機(jī)容量分別為53.2GW及7.5GW,其中中國(guó)占據(jù)全球半壁江山,中國(guó)市場(chǎng)新增裝機(jī)總?cè)萘繛?8.9GW(包含26.2GW的陸上及2.7GW的海上風(fēng)電裝機(jī)),全球市場(chǎng)占比48%;從市場(chǎng)供給方面:Vestas 2019年風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量9.6GW,以18%的份額領(lǐng)先全球;全球十強(qiáng)中,有6家是中國(guó)企業(yè)。
2019年底與臺(tái)塑周中洋高級(jí)專(zhuān)員交流,他提供了如下寶貴的咨詢(xún),供大家參考:“SIMENS GAMESA已經(jīng)開(kāi)始使用拉擠板制作樣機(jī);GE-LM的使用拉擠板的工藝在開(kāi)發(fā)中;Nordex 在歐洲已經(jīng)開(kāi)始批量使用拉擠板生產(chǎn)葉片;遠(yuǎn)景風(fēng)電已經(jīng)開(kāi)始用拉擠板制作樣機(jī)。預(yù)計(jì)2020年全球風(fēng)電對(duì)碳纖維的需求將達(dá)到31,272,兩年之后,預(yù)計(jì)碳纖維需求大于44,139噸”。
盡管我們對(duì)風(fēng)電的預(yù)測(cè)很樂(lè)觀,但是,確實(shí)也存在一定風(fēng)險(xiǎn):新冠肺炎疫情及風(fēng)電發(fā)展的階段性規(guī)律,有可能會(huì)讓上述的預(yù)測(cè)不符或落空。
2019年,VESTAS在中國(guó)的動(dòng)作頻頻,與澳盛擴(kuò)大了碳梁的合作,與光威集團(tuán)合作在內(nèi)蒙擴(kuò)建碳纖維工廠,然后又與吉林化纖集團(tuán)(我國(guó)當(dāng)前最重要的原絲基地)簽訂了戰(zhàn)略協(xié)議,之前,與ZOLTEK,臺(tái)塑,土耳其DOWAKSA的戰(zhàn)略合作。我們大膽地猜測(cè):VESTAS應(yīng)該非常清楚碳纖維在未來(lái)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義,他更清楚碳纖維的成本構(gòu)成及未來(lái)發(fā)展走向。如此猜想之下,不免有點(diǎn)私心,替我們國(guó)內(nèi)的風(fēng)電巨頭暗自擔(dān)憂(yōu):不要等著哪一天,我們也認(rèn)識(shí)到了碳纖維在未來(lái)風(fēng)電的戰(zhàn)略意義之后,突然發(fā)現(xiàn),全球的碳纖維資源已經(jīng)被對(duì)手控制了。希望我們的這些想法是“杞人憂(yōu)天”。作為碳纖維的從業(yè)者,我們首先歡迎各類(lèi)客戶(hù)的光臨。
7.3. 體育休閑應(yīng)用市場(chǎng)
體育休閑市場(chǎng)十年來(lái)的需求發(fā)展情況如下,2019年的需求量為15,000噸。
體育市場(chǎng)的分市場(chǎng)份額如下:
先進(jìn)復(fù)合材料體育器材強(qiáng)國(guó)計(jì)劃
2019年,中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)與國(guó)家體育總局裝備中心牽頭,匯集體育界及復(fù)合材料屆專(zhuān)家學(xué)者及企業(yè)家,籌備“中國(guó)復(fù)合材料體育器材聯(lián)合專(zhuān)業(yè)委員會(huì)”。這個(gè)“專(zhuān)委會(huì)”的工作任務(wù)是“集成國(guó)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、增強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力、國(guó)家助力品牌運(yùn)營(yíng)、競(jìng)技產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步”。
在2019年11月28日,由中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)主辦的第四屆中國(guó)國(guó)際復(fù)合材料科技大會(huì)(CCCM-4)在珠海隆重舉辦,期間,“專(zhuān)委會(huì)”籌委會(huì)舉辦了體育器材分會(huì)場(chǎng),分會(huì)場(chǎng)包括了碳纖維體育器材的現(xiàn)場(chǎng)展示與體驗(yàn)和精彩紛呈的報(bào)告。
2020年的新冠病毒疫情為全球的體育運(yùn)動(dòng)蒙上了一層陰影:各類(lèi)文體活動(dòng)大幅度減少,相關(guān)的體育器材企業(yè)由于訂單的減少,加上之前中美貿(mào)易戰(zhàn)的關(guān)稅,眾多企業(yè)正備受煎熬。我們希望:中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)及國(guó)家體育主管部門(mén),在這個(gè)艱難時(shí)刻,依然砥礪前行,全力推動(dòng)這個(gè)“強(qiáng)國(guó)計(jì)劃”落實(shí)。
碳纖維復(fù)合材料一直是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的熱點(diǎn),然而,我們一些主管部門(mén),對(duì)航空航天復(fù)材應(yīng)用青睞有加,對(duì)體育器材應(yīng)用重視不夠,甚至是輕視。我們已經(jīng)多次上書(shū):表達(dá)了“體育器材不僅是全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的催生婆,更是中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的壓艙石”的客觀歷史與現(xiàn)實(shí)。
7.4. 汽車(chē)應(yīng)用市場(chǎng)
對(duì)于汽車(chē)是否可能大批量應(yīng)用碳纖維,這是目前行業(yè)最具爭(zhēng)議的話(huà)題。我們也多次表達(dá)了全壽命周期的“輕量化價(jià)值”的觀點(diǎn)。我們認(rèn)為:這也是工業(yè)級(jí)碳纖維的大批量應(yīng)用的“普世原則”,如果這個(gè)與其他現(xiàn)有材料的對(duì)比經(jīng)濟(jì)賬算不明白,就沒(méi)有批量應(yīng)用的前提。
另外一個(gè)思維角度:碳纖維從來(lái)就在汽車(chē)領(lǐng)域存在,而且一直在發(fā)展,超級(jí)車(chē)(5000臺(tái))、超豪華車(chē)(50萬(wàn)臺(tái)),豪華車(chē)(500萬(wàn)臺(tái)),大眾型汽車(chē)(大約1億臺(tái))。目前,碳纖維在超級(jí)車(chē)及超豪華車(chē)用途很廣,豪華車(chē)上也有一些碳纖維零部件。大眾型汽車(chē)的應(yīng)用的先驅(qū)是BMW I3 (盡管I3的銷(xiāo)量只能算為豪華車(chē)類(lèi)別)。我們認(rèn)為:從目前綠色環(huán)保要求及碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展水平綜合考慮,碳纖維的主要市場(chǎng)是豪華車(chē)及以上市場(chǎng)。
對(duì)于新能源汽車(chē),盡管電池昂貴,輕量化需求迫切,但是,只要是面向大眾的,都很難支付碳纖維復(fù)合材料的高昂的成本,除非是功能性的必須需求,比如燃料電池的氣態(tài)擴(kuò)散層(GDL)及高壓氫氣瓶。
7.5. 壓力容器應(yīng)用市場(chǎng)
2019年,燃料電池汽車(chē)依然是世界的熱點(diǎn),對(duì)于碳纖維產(chǎn)業(yè),主要的機(jī)遇是氣態(tài)擴(kuò)散層及高壓氫氣瓶。
氣態(tài)擴(kuò)散層(GDL):目前的主流工藝是碳纖維紙與織物作為基體材料,與高碳基體材料結(jié)合碳化,形成碳碳復(fù)材,進(jìn)行疏水性處理之后,涂覆微孔碳微粉涂層。世界上主要的GDL廠家為東麗,西格里以及加拿大Ballard旗下材料廠。東麗與SGL這幾天都在大幅度擴(kuò)產(chǎn),價(jià)格依然高企與供不應(yīng)求。我國(guó)也有一些企業(yè)從事GDL的研發(fā)與小批量制造,但是,缺乏碳纖維材料的基礎(chǔ)與支撐,這些企業(yè)是走不遠(yuǎn)的,希望我們的碳纖維企業(yè)要重視這個(gè)材料的研發(fā),否則這個(gè)材料會(huì)成為我國(guó)燃料電池“卡脖子”環(huán)節(jié),影響氫能源產(chǎn)業(yè)安全。
高壓氫氣瓶:首先有別于其他氣瓶,燃料電池的氣瓶,比如要實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的成本,美國(guó)能源部的技術(shù)路線圖:碳纖維成本需要從現(xiàn)在的15美元/(kW?h),降低到8美元/(kW?h),換算成碳纖維成本,大約是需要實(shí)現(xiàn)T700或之上的性能,價(jià)格大約12.6美元/公斤(目前這個(gè)檔次的纖維國(guó)際價(jià)格是18-22美元/公斤)。這對(duì)現(xiàn)有的碳纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,會(huì)形成了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
7.6. 混配模成型應(yīng)用市場(chǎng)
混配模成型(Molding& compound)嚴(yán)格講,不是一個(gè)應(yīng)用市場(chǎng),而是對(duì)工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應(yīng)用多,所以,把它歸類(lèi)成一個(gè)應(yīng)用,便于說(shuō)明?;炫洌╟ompound)是指非連續(xù)碳纖維增強(qiáng)塑料,主要包括短切增強(qiáng)和LFT。玻纖D-LFT在汽車(chē)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用證明了這種復(fù)合材料形態(tài)的優(yōu)勢(shì)。模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團(tuán)狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纖維的加入,讓這些非連續(xù)形態(tài)的,已經(jīng)非連續(xù)形態(tài)加連續(xù)形態(tài)的混合結(jié)構(gòu),展現(xiàn)出一定的發(fā)展空間。
從事短切碳纖維增強(qiáng)塑料的,通常是改性塑料企業(yè),比如SABI、RTP、POLYONE、COMPTEX、 POLYNT、廣東金發(fā)科技等。他們通常是從碳纖維企業(yè)采購(gòu)短切碳纖維,采用雙螺桿混配造粒,然后在銷(xiāo)售給應(yīng)用單位做注塑成型。這其中有較多的問(wèn)題:首要就是一個(gè)界面問(wèn)題,碳纖維生產(chǎn)廠家通常是將B等品,通過(guò)二次上漿,加工成短切纖維,原始的環(huán)氧漿料通常還包裹在二次漿料之內(nèi),在后續(xù)的高溫工藝中,環(huán)氧漿料會(huì)分解,對(duì)產(chǎn)品構(gòu)成界面缺陷。另外一個(gè)重要問(wèn)題,從碳纖維生產(chǎn)線到最終的注塑零件,中間環(huán)節(jié)太多,層層加碼,導(dǎo)致最終用戶(hù)的使用成本太高,這些都局限了短切碳纖維更廣闊的應(yīng)用空間,如對(duì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)及生態(tài)鏈一定程度的重整,可以迅速擴(kuò)大應(yīng)用面及用量。
7.7. 建筑應(yīng)用市場(chǎng)
本領(lǐng)域是一個(gè)廣泛意義的建筑,不僅包括我們通常意義的建筑,也包括了建筑機(jī)械、橋梁、隧道及工業(yè)管道等,復(fù)合材料的應(yīng)用主要有如下幾個(gè)領(lǐng)域:1.建筑橋梁的補(bǔ)強(qiáng):2.藝術(shù)型建筑的主體結(jié)構(gòu);3.建筑機(jī)械; 4.橋梁:5.抗震防震建筑:6.管道補(bǔ)強(qiáng)。
上述應(yīng)用市場(chǎng)中,有80-90%的碳纖維用于建筑橋梁的補(bǔ)強(qiáng)。早期的加固用碳纖維產(chǎn)品完全依賴(lài)于從以日本東麗為代表的歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家廠商進(jìn)口,直至21世紀(jì)初隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展,逐漸出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)碳纖維布、碳纖維板等加固材料?,F(xiàn)階段基礎(chǔ)設(shè)施加固材料領(lǐng)域除福瑞斯、西卡、東麗等國(guó)外品牌。以上海悍馬為代表國(guó)產(chǎn)品牌正在快速崛起并逐步被國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)廣泛認(rèn)可,這些行業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的崛起,也對(duì)曾經(jīng)混亂的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)做了一場(chǎng)洗牌,“魚(yú)龍混雜”的狀況有了根本性的改變,市場(chǎng)集中度加強(qiáng),更利于這個(gè)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
7.8. 碳碳復(fù)材應(yīng)用市場(chǎng)
2019 年,碳纖維在碳碳復(fù)材領(lǐng)域是平穩(wěn)增長(zhǎng),主要市場(chǎng)是:剎車(chē)盤(pán)市場(chǎng):國(guó)際的主要企業(yè)是:法國(guó)的Messier-Bugatti 公司、美國(guó)的Honeywell 公司、B.F. Goodrich 公司、Goodyer 公司和英國(guó)的Dunlop 公司。中國(guó)的飛機(jī)剎車(chē)盤(pán)主要有中航飛機(jī)股份有限公司西安制動(dòng)分公司、博云新材、西安超碼等廠商。航天部件:主要企業(yè)是國(guó)內(nèi)航天的相關(guān)院所,碳碳復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能成為大型固體火箭喉襯、發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、擴(kuò)散段,端頭帽等的首選材料;熱場(chǎng)部件:國(guó)際企業(yè)是德國(guó)的SGL公司,日本的東海碳素公司等;國(guó)內(nèi)從事碳碳復(fù)合熱場(chǎng)材料的單位包括西安超碼、航天睿特、博云新材、中南大學(xué)、南方搏云等。預(yù)制體是碳碳復(fù)材重要的制造環(huán)節(jié),國(guó)內(nèi)的主要企業(yè)是:中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥(niǎo)高新技術(shù)有限公司、天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所、江蘇飛舟高新科技材料有限公司。
上述市場(chǎng)中,最大的熱點(diǎn)是熱場(chǎng)部件的高速增長(zhǎng),據(jù)國(guó)內(nèi)預(yù)制體龍頭企業(yè),江蘇天鳥(niǎo)繆云良總經(jīng)理介紹:國(guó)內(nèi)市場(chǎng)2019年增長(zhǎng)了25%。
7.9. 電子電氣應(yīng)用市場(chǎng)
2019年,電子電氣領(lǐng)域,市場(chǎng)在平穩(wěn)增長(zhǎng)。
首先是功能性應(yīng)用領(lǐng)域:短切碳纖維增強(qiáng)塑料具有防靜電、電磁屏蔽等功能在復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸電纜接頭等產(chǎn)品早已經(jīng)有成熟應(yīng)用,對(duì)比其他的如炭黑、金屬等類(lèi)似材料,碳纖維增強(qiáng)塑料的成本降低,會(huì)帶來(lái)這個(gè)市場(chǎng)的穩(wěn)定擴(kuò)展。
力學(xué)增強(qiáng)方面:主要的產(chǎn)品形態(tài)有長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)塑料(LFT)和連續(xù)碳纖維增強(qiáng)材料。LFT其實(shí)是一個(gè)介于短切與連續(xù)之間、兼顧了成本與性能的一個(gè)很有前景的產(chǎn)品形態(tài),然后,熱塑界面的問(wèn)題,如何在塑料中保持較長(zhǎng)的長(zhǎng)度及均勻分散問(wèn)題,這些技術(shù)障礙阻礙了這個(gè)產(chǎn)品的更廣闊的應(yīng)用。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)材料,主要是用于輕薄筆記本的殼體,其中有經(jīng)典工藝的熱固殼體,也有熱塑殼體。
2019年,電子電氣領(lǐng)域?qū)μ祭w維需求重大增長(zhǎng)是:液晶平板顯示器生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)器人的輕量化。大面積平板玻璃在生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)運(yùn)及儲(chǔ)存一直采用碳纖維牙叉,這是高模量瀝青碳纖維的天下,就是要防止移動(dòng)平板玻璃過(guò)程中的振動(dòng),目前這個(gè)思路已經(jīng)延展到支撐牙叉的結(jié)構(gòu)上,利用碳纖維復(fù)材的輕質(zhì)高強(qiáng),更好地服務(wù)于平板玻璃搬運(yùn)的平順。
5G基站對(duì)材料的需求也是行業(yè)的熱點(diǎn),對(duì)于碳纖維材料,除了有特殊輕質(zhì)高強(qiáng)要求的通訊塔建設(shè)和局部的需要電磁屏蔽的部件,對(duì)碳纖維復(fù)合材料有需求可能,我們還沒(méi)有看到其他的機(jī)遇。
7.10. 船舶應(yīng)用市場(chǎng)
目前,船舶領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求主要是:競(jìng)賽類(lèi)船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。多年來(lái),除了競(jìng)賽類(lèi)船舶,不斷追求復(fù)合材料新工藝及新技術(shù),其他船舶的發(fā)展缺乏熱點(diǎn)。
人類(lèi)在探索海洋資源時(shí),有一個(gè)從近海到深海到超深海的過(guò)程,比如海上石油的開(kāi)采,近海還可以采用陸上固定井的思維,到深海及超深海,就不得不發(fā)明各類(lèi)特殊的船舶,以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí),深海的特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)陸上采用的金屬材料會(huì)有很大的挑戰(zhàn),這就為碳纖維復(fù)合材料提供了巨大的機(jī)遇。
除了海洋石油,近幾年,海上風(fēng)電蓬勃發(fā)展,盡管目前主要在近海的淺水,借用陸上風(fēng)電的思路,做固定塔筒,我們相信,隨著近海資源的消耗,或者技術(shù)的變革,漂浮式風(fēng)電一定會(huì)成為必然。漂浮式風(fēng)電與漂浮式石油平臺(tái)還是有一定的區(qū)別,這就需要船舶系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新型的風(fēng)電漂浮平臺(tái),如何固定這些平臺(tái),可能會(huì)為碳纖維復(fù)合材料帶來(lái)新的應(yīng)用機(jī)遇。
7.11. 電纜芯應(yīng)用市場(chǎng)
2019年,我們統(tǒng)計(jì)的全球需求是1,100噸。
2019年,美國(guó)CTC公司授權(quán)了巴基斯坦的特許制造商,繼續(xù)擴(kuò)大其市場(chǎng)應(yīng)用。據(jù)CTC網(wǎng)站消息,到2019年,他們總共在全球建設(shè)了750個(gè)ACCC導(dǎo)線項(xiàng)目,總共完成的電纜里程接近10萬(wàn)公里。2020年初,該公司宣布ACCC InfoCore?系統(tǒng)和首次商業(yè)部署,該系統(tǒng)可快速、準(zhǔn)確地確保ACCC? Conductor的正確安裝。
國(guó)內(nèi)電纜芯方面,2019年國(guó)家電網(wǎng)的一條電纜發(fā)生斷裂事件后,整個(gè)國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)計(jì)劃暫停,這對(duì)行業(yè)產(chǎn)生了一些不良影響,2020年有望恢復(fù)重新建設(shè)。中復(fù)集團(tuán)前董事長(zhǎng)張定金先生介紹:整對(duì)電纜芯品質(zhì)問(wèn)題,中復(fù)集團(tuán)采取了兩個(gè)創(chuàng)新工作,一是在電纜芯預(yù)埋光纖,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電纜芯的品質(zhì)情況,另一方面,對(duì)于CTC推崇的大直徑、單根芯材,變成多根、小直徑芯材的組合體,這樣可以增強(qiáng)柔性,同時(shí)減少可能破化的擴(kuò)展,組合體依然可以保持設(shè)計(jì)強(qiáng)度,正常服役。他們正在驗(yàn)證上述的技術(shù)創(chuàng)新,一旦達(dá)成,將促進(jìn)中國(guó)電纜芯市場(chǎng)的發(fā)展。另外,同樣的思路,也為碳纖維橋梁纜提供新的機(jī)會(huì)?!?/p>
7.12. 其他應(yīng)用市場(chǎng)
軌道交通
這幾年,在中車(chē)的牽引之下,利用碳纖維復(fù)合材料對(duì)軌道交通做輕量化的研發(fā)工作進(jìn)展很快并卓有成效。在德國(guó)舉行的柏林國(guó)際軌道交通技術(shù)展(InnoTrans 2018)上,中國(guó)中車(chē)正式發(fā)布新一代碳纖維地鐵車(chē)輛“CETROVO”,同期,中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)研制的復(fù)合材料輕軌車(chē)-武漢東湖“光谷量子號(hào)”在長(zhǎng)春軌道交通展上首次向公眾展出。2019年底,新一代碳纖維地鐵在廣州試跑。中車(chē)青島四方與國(guó)內(nèi)多家碳纖維復(fù)合材料企業(yè)合作,共同開(kāi)發(fā)車(chē)頭罩,設(shè)備艙裙板等構(gòu)件。軌道交通,尤其是高鐵的的工況是非常復(fù)雜的,所以,需要長(zhǎng)時(shí)間積累相關(guān)的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。短期內(nèi),很難對(duì)碳纖維的需求帶來(lái)較大增量。這是一個(gè)具有中國(guó)特色、重大意義的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài),社會(huì)各界應(yīng)充分重視這個(gè)應(yīng)用生態(tài)的開(kāi)拓,長(zhǎng)期堅(jiān)持,必有巨大回報(bào)。
碳纖維功能材料
如上面說(shuō)提及的燃料電池的氣態(tài)擴(kuò)散層(GDL),碳纖維的功能性應(yīng)用將會(huì)有巨大的發(fā)展,尤其在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域,碳?xì)郑ㄊ珰郑┳鳛橐毫麟姵氐碾姌O材料,已經(jīng)在廣泛使用;在碳?xì)值幕A(chǔ)上生長(zhǎng)碳納米管,替代鉛酸電池的鉛板電極,煥發(fā)了古老鉛酸電池的青春,正在快步工業(yè)化與商業(yè)化;鋰離子電池中,已經(jīng)有很好的多微孔碳纖維材料的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品,可以提升鋰離子電池的能量密度。
08
觀察與思考
1. 對(duì)中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本看法
1.1.“小絲束”與“大絲束”并非技術(shù)上的高低,而是商業(yè)驅(qū)動(dòng)的不同品種
制備小絲束與大絲束的技術(shù)有較大的不同:從我國(guó)企業(yè)從事小絲束的研發(fā)過(guò)程看,3K是最容易的,到6K和12K難度就增加。而48K或以上的大絲束甚至巨絲束,無(wú)論是聚合紡絲,還是氧化碳化,主要由于高通量,就帶來(lái)很多復(fù)雜的技術(shù)與工程問(wèn)題。企業(yè)選擇大絲束品種重要的目標(biāo)是追求低成本和大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用,這僅僅是一種商業(yè)的考慮,與技術(shù)高低沒(méi)有任何關(guān)系。這個(gè)道理,就如同汽車(chē)行業(yè)的“法拉利”與“大眾”,各具商業(yè)優(yōu)勢(shì)的品種而已,不存在高低之分。
數(shù)十年來(lái),我國(guó)碳纖維跟隨日本企業(yè)(尤其東麗)的技術(shù)路線,在小絲束制備上,取得了較大的成效。然而對(duì)于大絲束的制備,總體系統(tǒng)技術(shù)層面,我國(guó)還基本還是“門(mén)外漢”,尚有大量的裝備及工程方面缺乏經(jīng)驗(yàn)。而市場(chǎng)的需求是洶涌的,我們應(yīng)奮力發(fā)展大絲束制備系統(tǒng)技術(shù)。
對(duì)于航空航天的市場(chǎng),性能是首要因素;對(duì)于大多數(shù)碳纖維傳統(tǒng)民用市場(chǎng)(包括民用航空航天),性?xún)r(jià)比成為首要因素;對(duì)于大規(guī)模需求的前景市場(chǎng),比如風(fēng)電、汽車(chē)、軌道交通,價(jià)格是首要因素。這三類(lèi)應(yīng)用代表三種商業(yè)驅(qū)動(dòng)模式,一定會(huì)催生出各具商業(yè)價(jià)值的碳纖維品種。只有我們的碳纖維產(chǎn)業(yè)能分別滿(mǎn)足上述三類(lèi)市場(chǎng)的需求,形成各自規(guī)則的商業(yè)生態(tài),我們的產(chǎn)業(yè)才能走出“千軍萬(wàn)馬過(guò)獨(dú)木橋”,“小、散、亂”,貌似產(chǎn)能過(guò)剩的被動(dòng)局面。中國(guó)的碳纖維企業(yè)的發(fā)展,一定要克服“抄作業(yè)”的毛病,看到某家的某個(gè)產(chǎn)品效益好,就一窩蜂上去干成“白菜價(jià)”,這種貌似自由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的行為,本質(zhì)是一個(gè)“郊區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)”的認(rèn)知水平,形成自己獨(dú)特的模式與效益,行業(yè)共榮,才是正道!
1.2.低成本技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程,大絲束只是選項(xiàng)
碳纖維的低成本技術(shù)系統(tǒng),主要包括:A. 新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開(kāi)發(fā),B. 碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù),C. 改良的制備技術(shù),D. 工程及工業(yè)技術(shù)。
1.新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開(kāi)發(fā):日本NEDO在聚丙烯腈聚合時(shí)完成了熱穩(wěn)定化,原絲生產(chǎn)線出來(lái)的纖維是預(yù)氧絲,原料的替代方面,主要思路有瀝青、聚烯烴及木質(zhì)素等,目前并未有重大突破。
2.碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù):從丙烯腈到碳纖維的高效制備是當(dāng)前的核心技術(shù),目前的制備技術(shù)的能耗與排放巨大,基本是“殺敵一千,自損八百”的水平。這就隱含著巨大的技術(shù)進(jìn)步空間。
3.改良的制備技術(shù):主要是指提“束”(大絲束)與提“速”(高速)。這些手段的用意是:提高生產(chǎn)線的通量(產(chǎn)能)來(lái)攤薄成本。這其中隱藏著一個(gè)重大的設(shè)定:投入及增產(chǎn)的邊際效益問(wèn)題,等投入大于或等于增產(chǎn)效益時(shí),這類(lèi)改良技術(shù)就會(huì)停止,比如4米以上的寬幅碳化線的增產(chǎn)邊際效益如何?還有待驗(yàn)證。
4.工程及工藝技術(shù):比如適應(yīng)于接絲與連續(xù)生產(chǎn)的原絲包裝,保證更長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間的排廢技術(shù),裝備廠房公用工程的折舊成本,整線的節(jié)能耗降成本,工程建設(shè)周期成本,工藝、操作及管理成本,產(chǎn)業(yè)鏈集成成本等。這些工程技術(shù)對(duì)低成本的貢獻(xiàn)巨大。
從上面的低成本技術(shù)系統(tǒng)中,可以發(fā)現(xiàn):A與B無(wú)疑是底層技術(shù),這是從根本上解決了低成本的問(wèn)題;而C中的“提束提速”是基于現(xiàn)有的底層技術(shù)上的改良選項(xiàng);D工程及工藝技術(shù)是產(chǎn)業(yè)的工業(yè)保障。如果產(chǎn)業(yè)需要產(chǎn)生重大創(chuàng)新,應(yīng)該加強(qiáng)研究A、B類(lèi)的底層技術(shù)的研究,這兒蘊(yùn)藏著低成本技術(shù)的寶藏。
1.3.低成本技術(shù)是大小絲束共同需要的基礎(chǔ)技術(shù)
“低成本技術(shù)是高技術(shù)”,低成本技術(shù)不是“粗制濫造”,人類(lèi)的任何科技產(chǎn)品,尤其是新材料,在其發(fā)展過(guò)程之中,通常會(huì)經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的“低成本技術(shù)革命”的洗禮之后,方能廣泛地造福人類(lèi)。低成本技術(shù)體系與生產(chǎn)要素價(jià)格的高低沒(méi)有關(guān)系,是一個(gè)純粹的技術(shù)行為;它是針對(duì)纖維制備過(guò)程中所有的成本要素的降低,這個(gè)降低過(guò)程并不是以犧牲性能與品質(zhì)為代價(jià)的,而是通過(guò)技術(shù)手段的增效降本;低成本技術(shù)本質(zhì)上是人類(lèi)對(duì)碳纖維制備的科學(xué)機(jī)理的更深刻的認(rèn)識(shí),用更高效節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)同樣或更高的目標(biāo),本身就是科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。日本東麗在日本的工廠,其所有生產(chǎn)要素的成本均高于中國(guó),尤其是人工,但東麗的制備成本相對(duì)國(guó)內(nèi)是有優(yōu)勢(shì)的,其核心就在于東麗領(lǐng)先全球的“低成本技術(shù)”。
1.4.低成本與高性能并非矛盾對(duì)立,協(xié)調(diào)統(tǒng)一是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重大方向
當(dāng)前,軍品的超高價(jià)格只是短期的、不可持續(xù)的行為。國(guó)際上也有軍品,比如波音公司,不光是民用飛機(jī)巨頭,也承擔(dān)了美國(guó)大量軍機(jī)的生產(chǎn),對(duì)于同一款碳纖維,不可能在同一家公司賣(mài)出天壤之別的價(jià)格。超高價(jià)格的碳纖維解決了“從無(wú)到有”的階段性問(wèn)題,如果我們的先進(jìn)武器遠(yuǎn)比美國(guó)的貴,這也對(duì)持續(xù)發(fā)展形成重大障礙,對(duì)于航空航天(無(wú)論軍民),美國(guó)政府也多次提出“低成本”要求與戰(zhàn)略。
目前,國(guó)際的干噴濕法的速度最高已經(jīng)到1000米/分,國(guó)內(nèi)也達(dá)到了500米/分,速度地提升會(huì)帶來(lái)成本的降低,并不影響纖維的高性能;同理,對(duì)于濕紡工藝,東麗公司對(duì)ZOLTEK的原絲生產(chǎn)線提速一倍,國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)300米/分的速度,對(duì)碳纖維的性能無(wú)不良影響,反而促進(jìn)了性能的提升,速度本身不是性能與質(zhì)量的負(fù)面因素,因?yàn)樘崴俣鴰?lái)的現(xiàn)有裝置與技術(shù)的不匹配,才是真實(shí)的負(fù)面因素。
1.5.催生低成本碳纖維的應(yīng)用市場(chǎng)已經(jīng)具備,這是中國(guó)趕超的良機(jī)
中國(guó)的碳纖維市場(chǎng)有三大類(lèi):
一是航空航天市場(chǎng)(規(guī)模估計(jì)在每年1400噸),目前國(guó)內(nèi)外大約有6-7家碳纖維廠服務(wù)于此,規(guī)模小,成本高。
二是體育器材等傳統(tǒng)小絲束市場(chǎng),2019年需求總量是22,640噸,進(jìn)口12,140噸,國(guó)產(chǎn)10,500噸,其中,精功碳纖維與中復(fù)神鷹與占了80%,兩家企業(yè)處于微利水平,這個(gè)分市場(chǎng)是全球絕大部分企業(yè)的生存空間,競(jìng)爭(zhēng)最為激烈,其他在此的中國(guó)碳纖維企業(yè)均是虧損。
三是以風(fēng)電、軌道交通等蓬勃興起的工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng),2019年的總需求13,800噸,進(jìn)口12,800,國(guó)產(chǎn)1,000噸。這個(gè)領(lǐng)域的國(guó)際對(duì)手是ZOLTEK、SGL,后來(lái)臺(tái)塑及DOWAKSA加入。
如果用現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)技術(shù)去競(jìng)爭(zhēng)第二個(gè)市場(chǎng),結(jié)果必然是慘烈的。第三個(gè)市場(chǎng),國(guó)際上所有人,對(duì)這個(gè)工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)均看好。其中,不僅有“饑渴需求”,更具有“暴漲”的潛能,是一個(gè)可以快速培養(yǎng)國(guó)際碳纖維巨頭的好市場(chǎng)。到目前為止,中國(guó)只有精功碳纖維有涉足,國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)還未形成。
1.6.低成本技術(shù)碳纖維企業(yè)可能會(huì)對(duì)小絲束傳統(tǒng)市場(chǎng)重新洗牌
民用小絲束的國(guó)際市場(chǎng)售價(jià)基本在15-24美元/公斤,近幾年,大絲束的市場(chǎng)售價(jià)在13-14美元/公斤。隨著低成本創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展,大絲束售價(jià)有望達(dá)到10-12美元/公斤,如果用10美元的能力去打擊15-24美元的市場(chǎng),一定是慘不忍睹的局面。
東麗也是這么思考與做的,他們?cè)谑召?gòu)了ZOLTEK 低成本大絲束技術(shù)之后,推出了Z600,就是用來(lái)清理上述第二市場(chǎng)的追兵,阻擊不斷蠶食他T700市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。精功碳纖維也是采用了類(lèi)似大絲束的思路來(lái)打小絲束市場(chǎng),2019年成果斐然。
1.7.國(guó)際上大絲束的高性能化有望被航空航天廣泛采用
我們將拉伸性能接近T700的定義為高性能,目前,全球的高性能大絲束纖維牌號(hào)如下表:
腈綸稍作改造,可以作為大絲束原絲,如同ZOLTEK的做法,這類(lèi)碳纖維實(shí)踐證明是可以被廣泛的市場(chǎng)認(rèn)可的,可稱(chēng)之為“腈綸基因”思路。世界還有一種存在,就是“原絲基因”的大絲束思路,采用原絲的精細(xì)化原則去建設(shè),三菱與SGL就是這個(gè)做法,這個(gè)思路之下,高性能化是必然發(fā)展結(jié)果。
近幾年,中國(guó)的薄型預(yù)浸料技術(shù)發(fā)展迅猛,30-50GSM預(yù)浸料,有些地方做成“白菜價(jià)”了。48K以上大絲束做成絕大部分應(yīng)用需要的克重預(yù)浸料并非難事。德國(guó)SGL的大絲束預(yù)浸料已經(jīng)開(kāi)始在空客350上使用??梢灶A(yù)測(cè):高性能大絲束會(huì)嚴(yán)重“侵入”航空航天市場(chǎng),這對(duì)于要求成本的商用飛機(jī)、通用飛機(jī)及無(wú)人機(jī)而言,無(wú)疑是個(gè)喜訊。
2. 中國(guó)碳纖維戰(zhàn)略發(fā)展思考
2.1. 碳纖維在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略地位需高度重視
碳纖維復(fù)合材料是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài),主要包括原材料(碳纖維與各類(lèi)樹(shù)脂),中間制品或復(fù)合材料,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,其中的戰(zhàn)略重心是碳纖維,它是從源頭決定了后續(xù)的一切。或者說(shuō),任何沒(méi)有碳纖維支撐的復(fù)合材料與應(yīng)用均不可能成大氣候。這個(gè)結(jié)論有兩層含義:首先碳纖維企業(yè)會(huì)吞噬下游、兼顧大量的中間制品與復(fù)合材料,縮短產(chǎn)業(yè)鏈,直接到應(yīng)用,大量投資中間制品或復(fù)合材料的企業(yè)需要考慮這個(gè)趨勢(shì);第二層含義:因?yàn)樘祭w維制備的技術(shù)的復(fù)雜性與投資規(guī)模龐大,今天,他可能有求于市場(chǎng)與應(yīng)用,但明天,他一定是王者,他是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈及應(yīng)用的游戲規(guī)則制定者,用戶(hù)并非永遠(yuǎn)是上帝。其中的道理類(lèi)似于芯片對(duì)于電子行業(yè)的戰(zhàn)略意義。
2.2. 中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的主要問(wèn)題
中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)解決了“從無(wú)到有”,但普遍存在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)條件下的性能品質(zhì)的穩(wěn)定性差,成本高于國(guó)際水平?!皬挠械絻?yōu)”具體的指標(biāo)是什么?我們認(rèn)為是形成國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),可以步入世界強(qiáng)手之列,其中的具體路徑是“穩(wěn)質(zhì)降本”。
2.3. 中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略-三步走
綜合考慮全球的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的格局,我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的主要課題是“降本增效”,提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),十多年來(lái),我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)在提升性能方面,取得了巨大進(jìn)步,今后幾年的重點(diǎn)發(fā)展是“降本”?;谶@個(gè)認(rèn)知,關(guān)于中國(guó)碳纖維的總體發(fā)展戰(zhàn)略,我們建議采用“三步走”思路與步驟:第一步:“低成本大絲束”,第二步:“低成本高性能小絲束”,第三步“低成本高性能大絲束”。
低成本大絲束-擴(kuò)市場(chǎng):構(gòu)建一個(gè)有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的制備技術(shù)平臺(tái),切入高增長(zhǎng)工業(yè)應(yīng)用碳纖維市場(chǎng)。纖維性能在T300上下,根據(jù)不同的應(yīng)用量身定制。這個(gè)產(chǎn)品線可以進(jìn)一步發(fā)展“巨絲束”(100K以上),進(jìn)一步降低成本,擴(kuò)大工業(yè)應(yīng)用需求。
低成本高性能小絲束-強(qiáng)能力:借鑒大絲束建立的低成本工程與工業(yè)體系,小絲束可以對(duì)自身的技術(shù)做一個(gè)有效的提升,獲得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),清理市場(chǎng)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,提升市場(chǎng)集中度。
低成本高性能大絲束-新特色:借鑒小絲束的高性能傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),大絲束企業(yè)可先發(fā)展高強(qiáng)品種,強(qiáng)度超過(guò)4.9GPa,進(jìn)入傳統(tǒng)碳纖維經(jīng)典市場(chǎng),抓住氫氣瓶市場(chǎng)的巨大潛在需求;推進(jìn)高強(qiáng)中模品種,對(duì)標(biāo)T800 或T1100G(增加拉壓比平衡與高韌),以性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)進(jìn)入航空航天軍工應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)高水平的軍民融合。
3.碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議
3.1.國(guó)家碳纖維科技發(fā)展戰(zhàn)略急需前瞻布局下一代碳纖維技術(shù)
國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)曾經(jīng)有一種說(shuō)法,該領(lǐng)域已無(wú)科學(xué)問(wèn)題,只有工程問(wèn)題。然而同期,日本政府正在組織研發(fā)“新一代碳纖維技術(shù)”,旨在成為10年后產(chǎn)業(yè)的新的技術(shù)體系,這個(gè)新一代技術(shù)的核心就是“低成本系統(tǒng)技術(shù)”。多年來(lái),我們的科技發(fā)展思路是沿著東麗的T300、T700、T800、T1000、M40、 M55、M60J的產(chǎn)品系列去規(guī)劃的,然而這些產(chǎn)品,東麗在1990年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。如果我們的國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略依然去尾隨一個(gè)企業(yè)的40年前的產(chǎn)品發(fā)展路徑,這顯然是不合時(shí)宜的。我們的科技戰(zhàn)略急需從表面現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到底層技術(shù)層面。
碳纖維始終有兩大類(lèi)永恒的科學(xué)問(wèn)題,第一是新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開(kāi)發(fā),第二類(lèi)是碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù)。人類(lèi)60年時(shí)間發(fā)展的碳纖維制備技術(shù),是一個(gè)不折不扣的“高耗能、高排放”產(chǎn)業(yè),碳纖維的制備成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他成熟材料,這難道就是碳纖維的必然嗎?當(dāng)然不是,僅僅從目前知曉的化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算,也不應(yīng)該是如此“高耗能”的;從PAN基的替代品,就可以清楚,得率有辦法提升的,從而實(shí)現(xiàn)“低排放”。人類(lèi)距離掌握碳纖維的本質(zhì),還有相當(dāng)?shù)木嚯x。碳纖維可以從“節(jié)能減排”的總體目標(biāo)去研究,列出一系列重大基礎(chǔ)研究課題。我們需要集中力量解決“卡脖子”問(wèn)題,更需要?dú)忾e神定地堅(jiān)守在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。畢竟這么多年,除了“兩彈一星”,我們?cè)谌祟?lèi)工業(yè)文明史上的痕跡是乏善可陳。我們應(yīng)該回歸到事物的本質(zhì)規(guī)律,制定長(zhǎng)期有效的科技政策,這才能讓我們?yōu)槭澜缣祭w維工業(yè)文明奉獻(xiàn)中國(guó)要素。
近20年中國(guó)狂飆猛進(jìn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及對(duì)科學(xué)問(wèn)題的盲目的輕視,已經(jīng)裹挾了大量的科技人員,完全投身于并不見(jiàn)長(zhǎng)的工程與產(chǎn)業(yè)建設(shè),碳纖維基礎(chǔ)科學(xué)研究能力正在退步與退化。如此之下,產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新與持續(xù)發(fā)展難以為繼。所以,我們需要重新凝練基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題,重新出發(fā)。
2019年,一些地方與企業(yè)在籌辦“碳纖維復(fù)合材料國(guó)家創(chuàng)新中心”,對(duì)于這個(gè)國(guó)家級(jí)別、全行業(yè)的創(chuàng)新中心,國(guó)家的初衷是希望解決行業(yè)的共性科學(xué)技術(shù)及前沿課題,并為全行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)技術(shù)支撐。所以,組織形式上,應(yīng)覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)絕大多數(shù)優(yōu)質(zhì)科技單位,鼓勵(lì)有實(shí)力、有國(guó)家責(zé)任的大型企業(yè)牽頭并多做貢獻(xiàn);在投資結(jié)構(gòu)上,建議用科技經(jīng)費(fèi)投入,非盈利模式;決策機(jī)制上,以科技問(wèn)題為主導(dǎo)的理事會(huì)(聚集全國(guó)行業(yè)科技精英)決策機(jī)制。
3.2.中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造自身的應(yīng)用生態(tài)環(huán)境
所有碳纖維人,都非常羨慕波音、空客對(duì)高性能纖維龐大的用量,都羨慕維斯塔斯對(duì)碳纖維巨大的用量,我們都希望我們能有自己的生態(tài)環(huán)境。上海市科委一位領(lǐng)導(dǎo)曾表達(dá)過(guò)一個(gè)觀點(diǎn):一家企業(yè)的事就自己解決,兩家企業(yè)的事就合同解決,三家以上的事或行業(yè)共性的問(wèn)題,就需要社會(huì)或政府來(lái)協(xié)調(diào)解決。而碳纖維應(yīng)用生態(tài)的建設(shè),涉及多家企業(yè)的共同長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益,因?yàn)槿狈ρ矍袄娴尿?qū)動(dòng),市場(chǎng)機(jī)制就很難發(fā)揮作用,這就是政府可以高瞻遠(yuǎn)矚及大有可為的領(lǐng)域。
我國(guó)碳纖維生態(tài)環(huán)境的建設(shè)非常有潛力
新材料的采用是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的重要途徑。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在不少領(lǐng)域,由于市場(chǎng)的不足,缺乏創(chuàng)新動(dòng)力。比如:大型橋梁、建筑與島礁建筑結(jié)構(gòu);高鐵為代表的軌道交通;大直徑海上風(fēng)電;陸上與海上油田開(kāi)采設(shè)備;以燃料電池為首的新能源汽車(chē)等等領(lǐng)域。中國(guó)依然蓬勃發(fā)展的特色產(chǎn)業(yè)需要新材料去實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代。
全壽命周期輕量化價(jià)值的研究是應(yīng)用的決策基礎(chǔ)
對(duì)于任何大規(guī)模碳纖維的應(yīng)用前景,如果沒(méi)有較好的輕量化價(jià)值的支撐,均會(huì)落空。很多應(yīng)用的輕量化價(jià)值是變化的曲線,比如汽車(chē)的節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估。碳纖維產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期,本身也有巨大的發(fā)展空間,尤其是針對(duì)工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的制備技術(shù)方面。輕量化價(jià)值的上升與碳纖維的成本的降低曲線有交點(diǎn),這個(gè)應(yīng)用才有采用碳纖維的可能。我們整個(gè)社會(huì)要抑制“跟風(fēng)口追熱點(diǎn)”的浮躁沖動(dòng),平心靜氣地思考與分析機(jī)遇或是陷阱。前幾年,由于寶馬公司的碳纖維汽車(chē),引發(fā)了國(guó)內(nèi)的科研熱潮,其中冷靜的聲音完全被狂熱給淹沒(méi)了?,F(xiàn)在相關(guān)的項(xiàng)目,基本是蕭條的狀況。我們需要認(rèn)真反思,避免重復(fù)錯(cuò)誤的發(fā)生。
碳纖維與應(yīng)用在互動(dòng)中實(shí)現(xiàn)成長(zhǎng)與發(fā)展
不同于傳統(tǒng)的成熟材料的合作模式,碳纖維材料,應(yīng)用單位的輕量化工作,均有一個(gè)成長(zhǎng)與發(fā)展的過(guò)程,雙方均應(yīng)以動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的眼光來(lái)看待這個(gè)合作,要在合作過(guò)程中促進(jìn)各自的成長(zhǎng)與發(fā)展。這是國(guó)際上創(chuàng)新的基本規(guī)律。等待碳纖維成熟后再去應(yīng)用是錯(cuò)誤的思維,在應(yīng)用中去促進(jìn)碳纖維的成熟才是正道。“跟風(fēng)口追熱點(diǎn)”的另一面,就是“等待摘果子”。這是我們?cè)?jīng)的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”與成功經(jīng)驗(yàn),但西方的發(fā)明與創(chuàng)造跟不上我們“摘果子”的速度了,好不容易有幾個(gè)“果子”,還高懸樹(shù)尖,摘不了。我們只能自己“種果子”了,您能期盼一粒種子明天就碩果累累嗎?你能看到一顆小樹(shù)苗沒(méi)有效益,就立即砍掉嗎?在對(duì)一些機(jī)遇的冷靜思考與分析之后,我們就要堅(jiān)定地走下去,應(yīng)用單位與碳纖維及復(fù)合材料企業(yè),共同將這顆小樹(shù)苗培養(yǎng)成參天大樹(shù)。