碳纖維在航天領域的應用

 如今我國化纖供應總量的問題已經解決，業界已厭倦在常規品種上打價格戰，企業的眼光自然投向高收益、高回報的碳纖維等高新技術纖維生產領域。這種空前的熱情勢必成為中國碳纖維產業化全面提速的強勁動力。其實，中國對碳纖維的研究從20世紀60年代就已開始，但國內至今沒有一個千噸級以上的碳纖維生產線，還未形成真正的產業化。 copyright 123456

航空航天領域是世界碳纖維的傳統市場，根據世界第二大碳纖維生產商———日本東邦公司的預測，航空器中碳纖維復合材料的使用量未來幾年將以年均12％的速度繼續增長，估計將從2007年的6820噸增加至2010年是的10000噸以上，2012年可達13000噸。 123456

截至2007年12月，空客a380收到了189個訂單。a380為大型噴氣式客機，其結構（包括主要結構）使用了22%的碳纖維復合材料。截至2008年1月中旬，波音公司宣布b787訂單達到857架。b787中碳纖維/環氧預浸料的唯一供應商是東京的東麗公司（toray），兩家公司已經就torayca預浸料簽訂了長達18年的供應合同。一直到2021年。據報道，787主要結構的合同價值高達20.3億歐元（30億美元）。

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新型超大型客機———空中客車a380和波音787，均大量使用環氧樹脂浸漬碳纖維或碳纖維增強塑料（cfrp）作為主要的結構材料。空中客車a380已在2007年10月投入商業服務，波音787計劃在2009年進入商業運營。碳纖維復合材料約占a380飛機35噸結構材料中的20％以上，包括中央翼盒、機尾組件以及壓艙壁；波音787中結構材料有近50%需要使用碳纖維復合材料和玻璃纖維增強塑料，包括主機翼和機身。金屬結構材料采用碳纖維復合材料后不僅可以減輕機身質量，而且還可以保證不損失強度或剛度，大大提高了燃油經濟性。新一代的客機將使用更高比例的碳纖維復合材料。空中客車公司日前宣布，碳纖維復合材料將在新一代噴氣式客機a350xwb中用于主機翼和機身材料。

碳纖維在中小型噴氣客機中的需求也將快速增長。例如，三菱重工計劃利用碳纖維復合材料制作新一代支線噴氣客機mrj主機翼和尾部組件，該機型預計在2013年進入市場。

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風能發電成本低廉，已成為人類開發新能源的重要領域。預計未來5 年，風能發電的市場需求將以每年15%～20%的速度增長。近年來，雖然風力發電產業發展很快，但風力發電裝備的關鍵部件（葉片）多使用玻璃纖維增強材料（gfrp）制造，難于滿足葉片尺寸加大對剛性的要求。cfrp材料在葉片上的應用，無疑將促進風能發電產業的發展。就風能系統而言，丹麥風機生產商維斯塔斯（vestas）預測，到2020年全球的電力消耗量中，風電的份額最高將達到10%。該公司在風機葉片的載荷加強桿中使用碳纖維，目前為止已經安裝了將近3.4萬套的風機系統。西班牙gamesa公司宣稱，去年1月，在全球已收到超過8000mw的風力發電機訂單，其中3000mw已經安裝完畢。

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風電應用將推動大絲束（24k）碳纖維產量的增長。全球對清潔能源的需求還將促進終端產品制造商的持續投資。碳纖維在風機葉片中的應用到 2010年將成為繼航空航天后的第二大應用。歐洲和亞洲在這一領域遠遠領先于美國。全球風機裝機容量的增長速度正在加快，高碳纖維含量的長葉片制成的大容量風機將成為主要趨勢。2008年，新的風機裝機容量大約為19000mw。如果風機的平均容量為2.5mw，那么就需要安裝7600臺風機。葉片數量預計為22800片。 123456

碳纖維在汽車行業需求前景也較為樂觀。據介紹，碳纖維復合材料傳動軸、尾翼和引擎蓋已經在汽車行業廣泛應用，雖然現在主要是用在豪華車型，但預計未來將在大眾車型中推廣。日產汽車、本田汽車和東麗公司將聯手開發汽車車體用的新型碳纖維材料。合作企業還包括三菱麗陽和東洋紡織,目標在2010年代中期以前開始量產,使車體較使用鋼材者輕40%。 copyright 123456

日本政府亦支持該項計劃,希望在全球開發環保車輛的趨勢中取得領先地位。日本經濟產業省計劃未來五年投資這項計劃20億日圓(1,850萬美元)。目前碳纖維價格仍高,但隨著鋼價持續上揚,將可縮小兩者間的差距.而采用碳纖維材質,將可改善車輛的燃料效能,并使二氧化碳排放減少30%.

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