碳纤维在航天领域的应用

 如今我国化纤供应总量的问题已经解决，业界已厌倦在常规品种上打价格战，企业的眼光自然投向高收益、高回报的碳纤维等高新技术纤维生产领域。这种空前的热情势必成为中国碳纤维产业化全面提速的强劲动力。其实，中国对碳纤维的研究从20世纪60年代就已开始，但国内至今没有一个千吨级以上的碳纤维生产线，还未形成真正的产业化。 copyright 123456

航空航天领域是世界碳纤维的传统市场，根据世界第二大碳纤维生产商———日本东邦公司的预测，航空器中碳纤维复合材料的使用量未来几年将以年均12％的速度继续增长，估计将从2007年的6820吨增加至2010年是的10000吨以上，2012年可达13000吨。 123456

截至2007年12月，空客a380收到了189个订单。a380为大型喷气式客机，其结构（包括主要结构）使用了22%的碳纤维复合材料。截至2008年1月中旬，波音公司宣布b787订单达到857架。b787中碳纤维/环氧预浸料的唯一供应商是东京的东丽公司（toray），两家公司已经就torayca预浸料签订了长达18年的供应合同。一直到2021年。据报道，787主要结构的合同价值高达20.3亿欧元（30亿美元）。

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新型超大型客机———空中客车a380和波音787，均大量使用环氧树脂浸渍碳纤维或碳纤维增强塑料（cfrp）作为主要的结构材料。空中客车a380已在2007年10月投入商业服务，波音787计划在2009年进入商业运营。碳纤维复合材料约占a380飞机35吨结构材料中的20％以上，包括中央翼盒、机尾组件以及压舱壁；波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料，包括主机翼和机身。金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量，而且还可以保证不损失强度或刚度，大大提高了燃油经济性。新一代的客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。空中客车公司日前宣布，碳纤维复合材料将在新一代喷气式客机a350xwb中用于主机翼和机身材料。

碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。例如，三菱重工计划利用碳纤维复合材料制作新一代支线喷气客机mrj主机翼和尾部组件，该机型预计在2013年进入市场。

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风能发电成本低廉，已成为人类开发新能源的重要领域。预计未来5 年，风能发电的市场需求将以每年15%～20%的速度增长。近年来，虽然风力发电产业发展很快，但风力发电装备的关键部件（叶片）多使用玻璃纤维增强材料（gfrp）制造，难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求。cfrp材料在叶片上的应用，无疑将促进风能发电产业的发展。就风能系统而言，丹麦风机生产商维斯塔斯（vestas）预测，到2020年全球的电力消耗量中，风电的份额最高将达到10%。该公司在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维，目前为止已经安装了将近3.4万套的风机系统。西班牙gamesa公司宣称，去年1月，在全球已收到超过8000mw的风力发电机订单，其中3000mw已经安装完毕。

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风电应用将推动大丝束（24k）碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资。碳纤维在风机叶片中的应用到 2010年将成为继航空航天后的第二大应用。欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全球风机装机容量的增长速度正在加快，高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。2008年，新的风机装机容量大约为19000mw。如果风机的平均容量为2.5mw，那么就需要安装7600台风机。叶片数量预计为22800片。 123456

碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。据介绍，碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用，虽然现在主要是用在豪华车型，但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标在2010年代中期以前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。 copyright 123456

日本政府亦支持该项计划,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1,850万美元)。目前碳纤维价格仍高,但随着钢价持续上扬,将可缩小两者间的差距.而采用碳纤维材质,将可改善车辆的燃料效能,并使二氧化碳排放减少30%.

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