“我国碳纤维及其复合材料发展了很长时间，是很热门的行业，但发展中也碰到了很多困难。”近日，在新材料在线于苏州主办的2017第三届碳纤维及其复合材料技术与应用研讨会上，“973”首席科学家、东华大学教授余木火对碳纤维及其复合材料行业的描述一针见血。与会专家认为，面对广阔市场，我国碳纤维行业亟待通过技术创新等手段，突破发展瓶颈，提升全产业链竞争力。
轻量化带来广阔市场
近年来，碳纤维自行车、碳纤维网球拍等一系列产品走进寻常百姓家，使得碳纤维应用范围日益广泛，知名度也明显提升。据IHS公司最新的研究，碳纤维的全球市场正在急剧增长，预计到2020年，其年增长率将超过8%。
“轻量化技术是制造业核心技术之一，中国在大型客机、通用航空、无人机、汽车、高铁、地铁、化工防腐蚀与轻量化设备、风电叶片等轻量化产业链拥有庞大市场，中国碳纤维产业迎来发展机遇。”余木火说。
江苏恒神股份有限公司顾问沈真也认为，轻量化是当前交通运输行业发展的热点，碳纤维复合材料是轻量化结构材料的最佳选择，在交通运输行业中的应用有着广阔的前景，未来20年的用量有望达到上万吨。
相关数据显示，碳纤维未来主要应用在航空航天、汽车、风电叶片和体育休闲等领域，占比将分别达到22%、12%、24%和15%。其中，风电叶片的市场占比格外突出。“随着大型化和向海洋发展，风电叶片长度有所增加。为了减轻叶片重量，同时又提高刚度，碳纤维就成了解决这一难题的首选材料。”江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监严兵认为。
产业发展面临技术瓶颈记者采访了解到，我国碳纤维产业在经历了从无到有的持续投入和艰苦攻关历程后，目前已实现了T300级碳纤维的国产化规模生产和T700级碳纤维的千吨级产业化生产，T800级碳纤维也打破了国外封锁，取得了产业化生产技术的突破。但是，对于国产碳纤维产业而言，无论是原料开发还是下游应用，都存在一些需要突破的瓶颈。
据了解，我国碳纤维市场，特别是高性能碳纤维市场依旧处于国外加剧封锁和国内供应奇缺的双重困境之下，“亏损—少生产—失市场—亏损”这一死循环尚未完全破解。尽管我国碳纤维研究与国外基本上同时起步，但国外碳纤维领先企业对其技术、关键装备及材料均进行了封锁或限制，导致国内碳纤维产业链极不完善。
余木火表示，整个制造业跟碳纤维及其复合材料产业之间如何建立一种有效的合作机制，是目前国内仍在探索的问题。另外，碳纤维成本高、规模小、稳定性差，这是行业当前面临的大问题。
中复神鹰碳纤维有限公司技术部部长郭鹏宗则表示，虽然国内碳纤维及其复合材料产业取得了一定的成绩，但仍处于落后状态。一是国内碳纤维及其复合材料行业集中度比较低；二是碳纤维及其复合材料行业的产能利用率比较低。
上海波客实业有限公司总经理洪清泉表示，碳纤维及其复合材料在制造业大规模应用也存在瓶颈，最主要的就是结构的设计验证还处于较低水平。
目前，我国从事碳纤维及其复合材料制品研制生产，以及设备制造的企业虽有百余家，但上游材料产业产能分散、生产线规模小、品种单一、生产成本高；中游复合材料产业薄弱，先进的设备和高端碳纤维预浸料主要靠进口；下游市场需求疲软等情况却没有得到很好地改善。
“做碳纤维材料是一个漫长且痛苦的过程，投入时间长、资金大、见效慢。”中南大学新型特种纤维及其复合材料湖南省重点实验室教授黄小忠直言。他认为，行业亟待突破高性能碳纤维工程化制备关键技术，建立有中国特色的碳纤维制备及应用产业链结构，实现碳纤维在交通运输、能源、建筑、汽车、航空航天等领域的完全自主应用。
革新技术惠及全产业链
碳纤维在国家未来新材料计划里占有非常重要的地位。《中国制造2025》中提出，到2020年，国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达到9级，实现在汽车、高技术轮船等领域的规模应用。那么，要如何扭转产业发展的被动局面，顺利实现目标？与会专家一致认为，应加快碳纤维行业结构调整、技术革新和产业升级，打破国外技术垄断，走自主创新之路，加快碳纤维产业化。
余木火指出，碳纤维想要在制造业大规模应用，还需要突破缺乏规模化、低成本化碳纤维先进制造技术与装备，缺乏制造业与碳纤维材料产业合作机制和缺乏碳纤维零部件结构设计、验证、数据库、标准与测试技术体系等瓶颈。
同时，技术的创新会促进产业链良性发展。郭鹏宗认为，坚持规模化生产和品质提升是国产碳纤维产业化发展之路。碳纤维产业化发展需要充分发挥已有产能，发挥规模效应，有效降低成本。同时，提高产品品质，摆脱低端恶性竞争，实现良性可持续发展和高端领域应用替代，促进产品应用开发。
沈真则表示，国内外几十年复合材料应用经验和教训表明，必须由材料、工艺和设计人员组成密切合作的团队，才能研发出有产业化应用前景、性能最佳的复合材料制件，全产业链是碳纤维产业发展的必然趋势。（本报记者徐岩）
转自：中国化工报
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