这次的突破就是集中在三个字“大丝束”上面。
而碳纤维又分为大丝束和小丝束,一般而言,碳纤维的“丝束”指的就是:一束碳纤维丝中含有的原丝数量,就是用K来表示,1K表示一束碳纤维丝中含有1000根原丝,那就很好理解了,K得数值越大,那自然含有的原丝数量就越多。
在国际上,将1K、3K、6K、12K、24K的碳纤维均称为小丝束碳纤维。也只有48K以上的碳纤维才被称为大丝束碳纤维。
而本次国内生产出来的48K碳纤维自然就属于大丝束了,相比于小丝束碳纤维而言,大丝束碳纤维最大的优势就是:可以大幅度提高碳纤维单线的产能和质量性能,还可以实现生产低成本化,毕竟产量上去了。
事实上,偶国在2018年就突破了48K大丝束碳纤维的关键技术。然而,技术突破归技术突破,与实际的产业化还是有一段路程要走的。或许国内的48K大丝束碳纤维用了4年时间,才实现产业化。其实,这个速度也不慢了。
48K大丝束碳纤维的自主生产意义首先要明确一点,就是大丝束碳纤维的用途。正常而言,大丝束碳纤维主要用在风能发电机的风扇叶片,太阳能,高铁动车的部件,飞机的部件等等。而以上就涉及到了军民两用,尤其是在航空工业,国防工业上。
风扇叶片
在制造风力发电机上的风扇叶片上,就可以使用大丝束碳纤维,该材料可以使风扇的叶片重量减轻15%~20%,以此就可以提升发电效率。尤其是在制造100米及更长的风扇叶片时,碳纤维就成为了重要的材料,重量越轻,寿命也就越久。
而在2021年,国内风扇叶片应用碳纤维的重量已经达到了2.25万吨,未来可能达到10万吨级的需求。可见,即便是国内风力发电设备制造市场上,对大丝束碳纤维的需求有多大,国内可以自产自销之后,就可以购买国内厂家生产的,从而不必再受国外的要挟了。
高铁动车等轨道交通
在高铁,动车,城轨,磁悬浮列车等轨道交通装备领域,大丝束碳纤维也有广泛应用前景,与常用的铝合金材料相比,当轨道交通车辆用上碳纤维复合材料部件以后,能够实现减重30%以上,可以直接降低运营成本。
战斗机
战斗机的机翼,机身,尾翼,垂尾都可以用碳纤维制造。像F-22,F-35,F-18,阵风,台风,F-2等战斗机都大量使用了碳纤维来制造机体。不仅仅减轻了空重,还提升了隐身能力。
洲际导弹
碳纤维一般主要用于制造洲际导弹的壳体,使用了之后就可以明显地降低洲际导弹的总重量,提升有效载荷,大洲际弹道导弹的威慑力也提升上去了。
说起碳纤维,就不得不提国际三强→“日本东丽,日本东邦,日本三菱丽阳”,可以说,世界上碳纤维市场的半幅版图都被以上三家给占据了。既然有实力占据全球市场的一半,那就足够证明日本的三家公司的技术还是很先进的。
相比于日本领先的碳纤维技术,偶国的尽管不如,但是差距也不大。时至今日,已经可以自产T300,T700,T800,T1000等高强度碳纤维,还可以制造M40J和M55J高模量航天用碳纤维,基本上已经可以满足国内的需求了。
2019年时,在国内的碳纤维市场中,国产碳纤维自给率只占20%左右,对外依存率高达80%。
尤其是大丝束碳纤维更加紧缺,国内大丝束碳纤维需求量有1.4万吨,但是国产量却仅有1000吨,占比为0.071%。
通过以上这两个例子可知:在2020年之前,偶国碳纤维对外的依赖率有多高。只不过,随着国内技术的发展,国产碳纤维的产量也在逐步地提高,占比也在慢慢提高。
到了如今,国内彻底可以自产48K大丝束碳纤维了,国外产品会慢慢被替代的。
偶国碳纤维技术的发展历程偶国的碳纤维技术发展于1960年~1970之间。
偶国第一条碳纤维生产线是在1974年7月份开始建造,与1976年建成。建成之后,便可以生产出拉伸强度为2.8GPa,拉伸模量为250GPa,断裂伸长率1.5%的碳纤维。当该生产线通过国家鉴定和验收之后,还在1978年获得了全国科技大会奖。
尽管偶国的碳纤维发展不晚,但是在21世纪之前,与国外的差距是在逐渐增大的。
比如说,东丽公司在1986年已经研制出了高强中模T-1000碳纤维,又在1992年研制出了高模中强M-70J碳纤维。
而偶国的碳纤维也是进入21世纪,才有了大发展的,相继开发了CCF300和HF10A,这两个型号的碳纤维,综合性能与东丽公司生产的T-300碳纤维性能相当。
在2015年,国内相关公司就生产出来了T700级碳纤维。不过到了2016年,国内碳纤维的产量仅为3600吨。
而在2017年,再次突破了低成本T800级碳纤维生产技术,这时总产量就一下子攀升到了7400吨。
在2018年,偶国碳纤维已成功实现了从12K小丝束到48K大丝束的突破。总产量继续上升,已经高达9000吨,距离万吨大关就差临门一脚。
在2019年,再次突破了T-1000级超强碳纤维的核心技术突破,并且在国内首次开发出聚丙烯腈基新型中空碳纤维,产量终于突破了万吨大关,直达12000吨。
由此可见,经过几十年的发展,偶国的碳纤维技术已经逐步赶上了国际领先水平。
尽管,国内的最先进碳纤维已经距离国外的不是很远了,但是在一些性能上还是有差距的。比如说:生产线的产能。另外,东丽目前可以生产T-1100级别的碳纤维,以及M70J高模量碳纤维,国内技术还是有一点差距的。