碳纤维作为一种性能优异的战略性新材料,其密度不到钢的1/4、强度却是钢的5-7倍。与铝合金结构件相比,碳纤维复合材料减重效果可达到20%-40%;与钢类金属件相比,碳纤维复合材料的减重效果可达到60%-80%。
碳纤维(CarbonFiber,简称CF)是指含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,是由有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等)在高温环境下裂解碳化而成。
高性能碳纤维具有质轻、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷及溅射以及良好的可设计性、可复合性等一系列其他材料所不可替代的优良性能,是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略新兴材料。
碳纤维与常用材料的力学性能对比
碳纤维的发展历程
年英国斯望用棉纤维碳化制成电灯泡灯丝。
年美国发明家爱迪生竹纤维碳化制成电灯泡灯丝。
年美国UCC公司生产低模量粘胶基碳纤维。
年日本进藤昭男发明PAN基碳纤维。
年日本群马大学大谷杉郎发明沥青基碳纤维。
碳纤维的使用
年,碳纤维开始应用于体育用品,如鱼竿、高尔夫球棒等。
年,碳纤维开始应用于航空航天,相继使用于波音、以及空客A等机型。
年,碳纤维开始应用于工业制造,如船艇、建筑等。
年以后,碳纤维被全面使用,如风电叶片、新能源汽车等。
碳纤维的行业发展目标
《中国制造》中提出,年国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度要达到9级,实现在汽车、高技术轮船等领域的规模应用;年国产高强中模、高模高强碳纤维及其复合材料技术成熟度要达到9级;力争在年前,结合国产大飞机的研发进程,航空用碳纤维复合材料部分关键部件取得CAAC/FAA/EASA等适航认证。
碳纤维的市场规模预测
据MarketsandMarkets的统计及预测数据显示,年全球碳纤维市场规模约为47亿美元,预计到年将增长至亿美元,-年的复合年增长率为11.0%。就细分产品和应用市场而言,PAN基碳纤维将继续占据主导地位,航空航天和国防工业将占据主要的市场份额。
主要研究单位/公司
国内:光威复材、中复神鹰、恒神股份、金发科技、方大炭素、吉林化纤、中航高科、南京化纤、金博股份…
国外:东丽、赫氏、帝人东邦、三菱化学、西格里(SGL)、氰特-索尔维、东丽卓尔泰克、晓星、阿克萨…
ps:以上排名不分先后,名称均为简称
碳纤维的主要应用案例
航空航天:美国第四代战斗机F-22、大型太阳能无人机奥德修斯、翼龙1D无人机、空客A系列飞机、“启明星”20米翼展太阳能无人机、A客机…
新能源:风电叶片…
轨道交通:CETROVO地铁…
汽车:蔚来ES6量产车、兰博基尼SC18、柯尼塞格Regera特别版、电动方程式赛车THRe02、福特GTCarbonSeries、前途K50、迈凯伦Senna…
建筑:南京机场改扩建项目、大型开孔结构3D打印凉亭结构建筑、重庆一特长隧道的加固修复项目、上海石化碳纤维车间厂房加固项目…
体育用品:钓鱼竿、高尔夫球杆、自行车、球拍、滑雪杆…
手机:联想Z5Pro版、一加6T迈凯伦定制版、OPPOFindX兰博基尼版…
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