关注·复合纤维材料的军事应用与发展

本文摘要：（由ai生成）2020年碳纤维及其复合材料领域取得显著进展，包括产能增长、大丝束碳纤维项目、高强度高模量碳纤维开发、3D打印技术应用、无人机结构应用以及V型压力容器研发。这些进展不仅提升了碳纤维的产能和性能，还拓展了其在航空航天、汽车、能源等多个领域的应用前景，显示出碳纤维及其复合材料巨大的发展潜力。在年末将至时，小编汇总了2020年度国内外碳纤维及其复合材料领域重要进展以飨读者，希望多多支持！本期主要以关键词为主题，介绍了2020年碳纤维及其复合材料领域的热点话题。关键词1：碳纤维产能根据2019年底长期从事复合材料行业AJR咨询公司提供的全球PAN基碳纤维产能数据，2019年全球碳纤维铭牌产能（nameplate capacity）为161,200吨，其中日本东丽公司以57,000吨的年产能在碳纤维供应链中占主导地位，这几乎与紧随其后的四大供应商的产能相当。美国Hexcel和日本三菱化学碳纤维产能均为1.6万吨，日本帝人紧随其后为1.4万吨，经过统计在全球总产能16.1万吨中，日本东丽、日本三菱化学、日本帝人三家企业约占全球碳纤维产能的54%，而其中东丽公司占全球产能35%。2020年预计韩国晓星的产能将增加2,000吨，日本帝人正在美国增加产能2200吨，日本东丽在美国和墨西哥的产量增加2,000-3,000吨。预计到2020年底，全球碳纤维铭牌产能将达到172,000吨。关键词2：大丝束碳纤维2019年7月，光威复材与内蒙古包头市九原区人民政府及九原工业园区管委会、维斯塔斯共同签署了《万吨级碳纤维产业园项目入园协议》，拟投资20亿元，分三期在包头市九原工业园区内建设万吨大丝束碳纤维产业化项目。2020年3月，中石化上海石化公司召开董事会审议通过了大丝束碳纤维投资项目，拟投资建设2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年48K大丝束碳纤维项目，项目预计投入约人民币35亿元。同样是在，2020年3月，兰州纤维公司负责人与沂源县人民政府签署招商引资战略合作框架协议，兰州蓝星25000吨50K大丝束碳纤维项目落户山东淄博沂源县。近两年，大丝束碳纤维已经成为国内碳纤维领域又一热点领域，关于国内外大丝束碳纤维技术与产业现状。关键词3：高模量碳纤维2020年5月，日本东丽公司宣布开发出拉伸强度4.8GPa、拉伸模量390GPa的新型高强度高模量碳纤维；2020年6月，中科院宁波材料所碳纤维及其复合材料团队成功研制出拉伸强度和拉伸模量分别高达3857MPa、639GPa的CNI QM65（M65J级）高强度高模量碳纤维。2020年美国Hexcel公司也推出了拉伸强度5171MPa、拉伸模量372GPa、伸长率1.3%的HexTow®HM54型高强度高模量碳纤维。根据360 Research Reports于2019年11月发布的高模量碳纤维市场报告，到2025年，全球高模量碳纤维市场规模将从2018年的3.904亿美元增加到6.589亿美元，预测期复合年增长率为7.8%。在高模量碳纤维应用领域，日本东丽M55J级高模量碳纤维复合材料成功用于欧洲航天局最新航天器任务；而在2020年7月，美国发射的火星探测器上，同样是由日本东丽M55J碳纤维-环氧树脂面板之间的铝蜂窝结构将为探测器提供保护。关键词4：3D打印2020年8月，美国Hexcel公司推出HexPEKK®EM，它是一种具有导电性和高性能的碳纤维增强PEKK热塑性复合材料，并且基于3D打印增材制造技术加工，具有行业领先的性能。2020年10月，特拉华大学（University of Delaware）的一个研究小组发明了一种新方法，它展示了一种将连续碳纤维和热固性聚合物基体用于其3D打印复合材料的方法，而不是以前通常使用热塑性聚合物作为基体。在国防领域，基于3D打印技术全球首个3D打印金属发动机组件将对国防工业产生重要意义，而欧洲航天局根据未来发射器准备计划与发射提供商Dawn Aerospace公司签署了3D打印复合材料火箭发动机合同；此外，3D打印复合材料也将支撑美国宇航局月球探测任务。在工业领域，日本琦玉内田碳纤维复合材料技术公司成功将3D打印CFRP复合材料用于人工膝盖等外骨骼系统；而荷兰全球首个3D打印FRP人行天桥也成为全球关注的焦点。关键词5：无人机无人机通常是指用于描述小型系统的无人机和用于军事用途的无人机系统。目前，几乎所有的无人机结构都是由碳纤维复合材料制成的。复合材料在无人机中的应用十分广泛，从军用一直延伸到民用领域，而固定翼和多旋翼无人机是复合材料零件和结构的快速增长的领域。根据国外发布的全球无人系统领域复合材料市场报告，预计到2024年，全球无人系统复合材料市场将超过27亿美元，在预测期内复合年增长率将达到16.12%。在军用无人机领域，由塞拉技术服务公司负责的第5代隐形无人机原型机已于2020年1月完成了地面发动机和飞行控制测试，值得关注的是该无人机机身中95％采用了碳纤维材料。2020年6月，日本东丽公司所属子公司Toray Carbon Magic宣布已经完成了全CFRP机身太阳能飞机的研制工作，并顺利开展了多次初始飞行测试。这架太阳能飞机的研制工作得到了日本新能源和工业技术发展组织（NEDO）项目支持，采用了全碳纤维复合材料机身结构，其中机翼长度为16m。2020年9月，以宁波材料所碳纤维及其复合材料团队承研的国产M55J级高强高模碳纤维中央翼主梁为关键结构件支撑的无人机成功实现了首飞，该试飞成功标志着国产M55J级高强高模碳纤维首次实现了应用。除上述无人机系统以外，国外已经制定了详细的电动飞机发展路线图，CFRP复合材料有望在其中发挥重要作用；而对于氢动力飞机而言，目前碳纤维复合材料已经成功助力氢动力无人机海上飞行。关键词6：V型压力容器根据Market Watch提供的全球复合材料压力容器市场报告显示，到2026年，全球复合材料压力容器的市场规模预计将从2020年的14.5亿美元增至19.6亿美元，在2021-2026年期间的复合年增长率为5.2％。目前，压力容器主要分为以下五种类型，其中V型瓶为无里衬，全CFRP复合材料结构。2020年美国两家公司CTD、ICT公司相继成功研发出V型高压储气瓶和高压低温储罐，两家公司将其成功关键和核心技术均归结为材料，其中CTD公司高压储气瓶主要用于卫星推进系统的气体储存，采用了日本东丽T700级碳纤维和专有环氧树脂为原料。而ICT公司研发的高压低温储罐主要用于火箭推进剂用低温燃料如液氮、液氧等储存，储罐采用了日本东丽T800级碳纤维和环氧树脂，为了解决低温环境下由于树脂发脆等造成复合材料微裂纹，ICT使用石墨烯对基体进行了改性。来源：碳纤维及其复合材料技术特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术