碳纖維: 給體育換器材為航天配裝備
碳纖維和人們生活的距離已經十分密切,最為我們熟知的就是一些體育用品器材。傳統的體育用品大多采用木材及其復合材料制品。但是碳纖維增強復合材料的力學性能比木材高得多,它的比強度和比模量分別是杉木的4倍和3倍,是梧桐木的3.4倍和4.4倍。因此,它在體育用品方面得到了廣泛的應用。在文體用品方面,碳纖維增強復合材料主要用在以下幾個方面: 高爾夫球棒,釣魚竿,網球拍,羽毛球拍,賽車,滑雪板,車架等。此外,碳纖維增強復合材料在體育用品方面還可以制造動力雪撬用的彈簧板、洋弓、箭、跳竿、冰球棒、游艇、賽艇、賽艇槳、帆船桅桿、摩托車零件、登山用品以及滑翔機、人力飛機等。
世界碳纖維的消費結構集中在工業應用、航天航空和體育休閑三個方面,目前工業應用約占總消費量的58%;航空航天方面應用約占23%,體育運動器材應用約占19%。1991—2009年,碳纖維在工業應用領域的消耗是持續增長的,航空航天領域基本保持平衡,而體育用品在碳纖維應用的比例則持續下降,碳纖維應用逐漸從航空航天、體育用品向民用工業應用轉移,特別是隨著大絲束碳纖維的大規模生產,其價格將不斷降低,民用工業用量將繼續保持大幅度增加的趨勢。
國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副秘書長李克健表示,碳纖維品種很多,我國目前只是做出了幾個最基本同時也是用量最大的品種,許多很有發展潛力的品種仍還在努力階段。
從國內碳纖維需求結構看,體育休閑領域碳纖維的需求仍占據中國碳纖維需求的首位,但其年增長率呈下降趨勢,表明2005年后體育休閑對碳纖維的需求基本上達到飽和。工業應用領域對碳纖維的需求呈現了較快的增長趨勢,2010年對碳纖維的需求量達到1900t/a(噸/年),是2003年需求量的9.5倍。航空航天領域對碳纖維的需求也較快,2010年對碳纖維的需求量達250t/a,是2003年需求量的4.2倍。2003—2010年中國碳纖維需求總量呈持續增長趨勢。
李克健認為國內新材料產業目前還比較薄弱,我國的潛在市場巨大,但現實市場卻尚存不足。
2012年5月,國務院通過《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》,新材料產業被列入其中。作為高性能纖維材料及復合功能材料用料,碳纖維將獲得更多的政策扶持,為經濟社會發展做出更大貢獻。
未來十年中國碳纖維材料將高度發展
國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副秘書長李克健教授預測未來十年是中國碳纖維材料高度發展的十年。力學性能優良的復合增強基材,應用領域廣泛。碳纖維具有出色的力學性能和化學穩定性,是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維。此外,碳纖維還兼有其他多種優良性能,如低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱導性高、熱膨脹系數低、X光穿透性高,非磁體但有電磁屏蔽性等。多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成復合材料。從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。
在世界碳纖維格局方面,發達國家產業成熟,行業集中度高。世界碳纖維的生產主要集中在日本、英國、美國、法國、韓國等少數發達國家和我國的臺灣省,日本的三家企業就占據了世界78%左右的產量。發達國家的碳纖維行業已逐步走向成熟。截至2008年,主要的碳纖維生產廠商大、小絲束產能共計64200噸。
但李克健同時也指出,現在的碳纖維市場投資具有盲目性,國營、民營都在做,導致了嚴重的低水平重復。甚至有的打著“新材料產業”的旗號,將碳纖維的生產當作一項政績工程,只考慮招商引資,根本不顧新材料產業整體發展的大局。這其實造成很大的資金浪費。