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碳纖維應用的下一個爆發點在哪里?
發布時間:2022-06-09
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從近三十年來碳纖維行業發展歷程可以看到,碳纖維產業的發展依賴于行業創新性突破。

 

碳纖維的出場,自帶光環,開始就著力應用于航空航天上,這是來源于碳纖維的優異性能!當初英美的碳纖維技術領先,但在應用端,一直沒有打開突破,導致了兩國碳纖維研究的沒落(雙羅的CFRP葉片的失敗和UCC的破產)!這也從側面反映出出場就起點高,目標宏大,不一定走的遠!但航空航天的高要求材料創新特別是碳纖維材料,讓飛行器飛的更高、更遠...,這個過程雖然曲折,但前進的步伐一直很堅定!所以有很多年碳纖維在航空航天上的應用一直位列首位,直到今天從產值來說還是首位。

 

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碳纖維在運動休閑上的的應用是一個意外的驚喜,在碳纖維在航空航天上應用遇到挫折時,運動休閑制品成功補位!這依賴于工藝創新,同時成就了臺灣碳纖維體育用品的霸主地位,直到今天許多人一說起碳纖維,首先想到的是釣魚竿、羽毛球拍、自行車...當然今天競技體育的舞臺上,幾乎所有的運動都有碳纖維因素。而進一步隨著全民健身的興起,碳纖維將發揮更大的應用。

 

風電的異軍突起,在多年以前大家沒有預料到,而創新設計,讓碳纖維在風電領域應用爆發。碳纖維在風電葉片中的應用,早已有之。從最初預浸料工藝、到真空灌注工藝。預浸料工藝是最傳統的碳纖維復合材料加工工藝,因此最初制作葉片大梁也使用預浸料。碳布灌注工藝是目前多家風機及葉片廠家使用的工藝,普通葉片的玻纖大梁就采取該工藝,比較成熟。但這兩種工藝的成本都較高,不適合風電的低成本要求。拉擠工藝是復材一種傳統工藝,但該工藝的缺點也很明顯,只能做等截面型材。維斯塔斯從葉片的創新設計出發,開發出利用低成本大絲束碳纖維拉擠板材應用于風電大梁,該公司開發成功后,開始大規模推廣。該工藝利用利用制作好的碳纖維拉擠板材,在特定的工裝輔助下,類似于搭積木的方式進行模塊化操作,簡化了工藝,縮短了時間。很快碳纖維的用量就超過了航空航天成為第一大應用領域!

 

光伏上的應用,原來大家也都沒想到。隨著光伏的大規模普及,其成本也越來越低,原來熔煉硅料的坩堝很小,靜壓石墨就夠了,現在尺寸變大,硅料重量也翻倍增加,坩堝再用石墨強度就不夠了,而碳碳復合材料強度好、耐高溫,所以這幾年碳談熱場的量增加很快,從幾年前的幾百噸,到去年的近萬噸,也是近年來碳纖維行業發展最大的驚喜...

 

以上幾個創新成就了碳纖維應用最多的幾大領域,緊接下來應用最多的就是汽車。說到汽車,大家期望值很高,但是就其發展卻是一把辛酸淚,為此咱有一首詩:車和風車,關于碳纖維不得不說的事,很久以前碳纖維行業的人們就在等車來,結果先等來了車!要說碳纖維在汽車中的應用,不等不說,既有設計創新如寶馬的Carbon Core,也有工藝創新如HP-RTM和PCM,更有材料創新如快速固化樹脂和低成本大絲束碳纖維,而寶馬汽車是其中的集大成者。但相對于汽車的行業地位,碳纖維在汽車中的應用總感覺缺了一口氣!筆者曾經在碳纖維在風電和汽車上應用進行分析和比較,這種反差值得我們思考,分析下來,其原因可能如下:

 

這種差別的存在,和行業的特點有關。汽車是一個集成科技,更愿意采取"拿來主義"的方式用一些成熟的材料和技術。當然國外一些大企業為了保持競爭優勢,會做一些前瞻研究。如寶馬從i3全碳駕駛艙的Drive+Life設計理念,到7系的Carbon Core和iX的Carbon Cage等,及豐田普銳斯的PCM后尾門和Mirai的氫能源車...但是對于汽車行業迫切需求的低成本、高效率...一直沒有很好的方案。

 

而正在汽車行業的糾結中的時候,隨著光伏的火爆,特別是碳達峰、碳中和概念的提出,用于生產單晶硅片的碳碳坩堝,異軍突起,一年的用量增加數千噸。碳纖維在2021年在這方面的用量甚至有可能超過汽車...

 

碳纖維作為一種材料,應用廣泛,可以說天上飛的、地上跑的、水里游的、身邊用的...處處都有機會用到碳纖維!但是能不能實現爆發性增長,那就要看成本合不合適...而下一個爆發的增長點,說不定就會在哪個不經意的領域又爆發...

 

作為行業的人,我們也在努力探索和發現碳纖維新的應用,并推進碳纖維行業新的進步!

 

應用端真正的突破往往并不需要高大上的理由,而是實實在在的但有可能顛覆性的方法,而這個方法也可能不要那么復雜…

 

但下一個增長點在哪里?

 

眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在,燈火闌珊處…

 

何以解憂,唯有創新!

 

(來源:嚴說一點)

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