La fibra de carboni d'or negre, el merescut rei dels materials
Els nous materials químics inclouen sis categories: resines d'alt rendiment, cautxú sintètic d'alt rendiment, fibres d'alt rendiment, materials de membrana funcional, productes químics especials i nous materials inorgànics.
El protagonista de l'article d'avui és un material important en fibres d'alt rendiment: fibra de carboni.
De la categoria de fibra de carboni, la fibra de carboni és una mena de fibra d'alt rendiment en nous materials químics. A més de fibres de carboni, fibres d'aramida, fibres de polietilè d'alt pes molecular, fibres de sulfur de polifenil, fibres de poliimida i fibres de benzobisoxazol de poliparafeni també pertanyen a aquesta categoria.
Com a part important dels materials compostos avançats, la fibra d'alt rendiment representada per la fibra de carboni és una indústria clau en la indústria d'alta tecnologia i el camp de la defensa nacional en diversos països del món, i té un potencial de desenvolupament que no es pot ignorar. La fibra de carboni s'ha convertit en un merescut "rei dels materials" amb el seu excel·lent rendiment i importants escenaris d'aplicació.
Durant molt de temps en el passat, la fibra de carboni, com les patates fregides, es va quedar atrapada al coll de la Xina.
La Xina és un gran consumidor de fibra de carboni.
Entre 2013 i 2015, el consum de fibra de carboni de la Xina va ser de 15.100 tones, 14.700 tones i 16.900 tones, que representen aproximadament el 30%, 27,6% i 22,72% del consum mundial de fibra de carboni.
El mercat mundial de fibra de carboni va ser dominat bàsicament per empreses nord-americanes i japoneses en el passat. Només el japonès Toray, Mitsubishi i Toho representen el 50% de la capacitat mundial de producció de fibra de carboni.
Per què la fibra de carboni és "or negre"?
La fibra de carboni és una fibra d'alta resistència i d'alt mòdul amb un contingut de carboni de més del 90%, i la seva alta resistència a la temperatura ocupa el primer lloc entre totes les fibres químiques. La força de la fibra de carboni és de 7 a 10 vegades la de l'acer, la densitat és 1/4 de la de l'acer, i té les propietats de l'anti-fatiga i alta resistència, de manera que s'anomena l'"or negre" del segle XXI.
Primer cop d'ull a l'aigües amunt, la fibra de carboni està feta principalment d'acrílic (poliacrilonitril) i fibra de viscosa com a matèries primeres;
A mig corrent, la indústria de la fibra de carboni inclou principalment fibra de carboni i els seus productes. Des de la seda crua fins al material compost final, sovint ha de passar per múltiples passos de processament. Els productes midstream inclouen principalment tres tipus: fibra de carboni i els seus productes, prepreg i materials compostos.
En termes d'aplicacions aigües avall, la fibra de carboni s'ha utilitzat de forma madura en l'aviació, aeroespacial i altres camps de defensa, incloent la fabricació d'avions, satèl·lits, coets, míssils, radars, etc. No obstant això, amb l'augment de la demanda del mercat, la demanda en mercats emergents com els plàstics d'enginyeria basats en fibra de carboni, els vasos a pressió, el reforç de la construcció i la generació d'energia eòlica augmenta dia a dia. A més, el mercat de peces d'automòbils i maquinària mèdica també és bastant optimista.
La fibra de carboni domèstica encara té un llarg camí per recórrer!
Des de la perspectiva del mercat intern, el 2020, la demanda de fibra de carboni al meu país és de 48.000 tones, però el subministrament de fibra de carboni domèstica és inferior a 20.000 tones, i la taxa d'autosuficiència del producte és només del 42%. En termes de fibra de carboni d'alt rendiment, encara hi ha deficiències en la capacitat de producció existent del meu país, que no poden satisfer la creixent demanda interna, el que resulta en una bretxa entre l'oferta i la demanda.
Mirant al món, el 2020, l'ús global de materials de fibra de carboni superarà les 100.000 tones, i l'ús en el camp de l'aviació i els avions arribarà a les 8.700 tones, i també hi ha una demanda de 300 tones en el camp aeroespacial. Els principals països productors de fibra de carboni són el Japó, els Estats Units, alguns països desenvolupats d'Europa, Corea del Sud, etc. Aquests països amb tecnologia avançada han controlat fermament la tecnologia de recerca i desenvolupament, i han pres una posició de lideratge en el mercat global de la fibra de carboni a través d'un disseny estratègic.
Amb els esforços incessants del meu país en el camp dels nous materials, la tecnologia nacional de fibra de carboni ha aconseguit repetidament avenços importants, trencant el bloqueig tecnològic dels països desenvolupats a l'estranger i ocupant gradualment una posició important en el mercat mundial de fibra de carboni.
En el futur, amb l'avanç de la tecnologia domèstica i la producció massiva a gran escala de fibres de carboni d'alt rendiment domèstiques, es millorarà la situació de subministrament curt al mercat i el preu dels materials de fibra de carboni s'estabilitzarà gradualment. El mercat complet de la fibra de carboni encara té molt marge de creixement. S'espera que la demanda global total superi les 420.000 tones el 2030, la qual cosa suposa un augment de quatre vegades respecte al 2020.
