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行业·蒋士成院士:到2025年我国碳纤维技术有望达到世界先进水平

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近年来,“碳纤维”已经逐渐成为汽车产业的热门词汇。随着环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流,而兼具质轻、安全、经济特点于一身的碳纤维复合材料无疑成为香饽饽。经过50多年的发展,碳纤维技术开始成熟,大规模应用时机已经到来。
9月19日,在第十三届汽车轻量化大会暨展览会间隙,中国工程院院士、中国石化仪征化纤股份有限公司顾问蒋士成在接受《中国汽车报》的专访时,明确表示十分看好我国碳纤维复合材料技术的发展前景,直言:“此前碳纤维技术一直被美国和日本等国垄断,但由于我国政府的高度重视,和科研院校、企业等多方面的努力,我国自主研发的碳纤维产品几乎涵盖所有的型号,尤其是国防和航空航天领域的尖端种类均已实现。”因此,他相信5年之后我国碳纤维技术不仅可以达到国际先进水平,甚至可以赶超国外。
有质有量 碳纤维发展势头强劲
据了解,碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度高模量纤维材料,因其优异的特性被广泛应用。蒋士成谈到,除了国防和军事领域,事实上碳纤维复合材料已经开始广泛应用在各行各业当中,包括交通领域的飞机、高铁和汽车等,还有能源领域的风力发电机的风叶,此外还有很大一部分应用在体育用具等产业,例如高尔夫球杆、钓鱼竿和其他体育产品等。当然,随着汽车行业轻量化的发展,碳纤维材料在汽车领域的应用也越来越多。众所周知,新能源汽车已经进入快速发展的阶段,而目前消费者对纯电动汽车最大的障碍之一应该就是里程焦虑的问题,为了更有效的提高纯电动汽车的续驶里程,车身的轻量化就至关重要。在新能源汽车中,氢燃料电池汽车被称为是真正零排放的环保汽车,但是这类车的一大问题就是氢气的安全问题,对此,碳纤维材料也能起到关键的作用,蒋士成提到用来储存氢气的高压储气罐正好可以使用碳纤维材料,从而更好地保证储气罐的安全。
碳纤维在汽车业领域仍面临4大难题
蒋士成坦言,我国碳纤维材料在汽车领域的发展还面临四方面的问题,首先是相关的成型设备,由于碳纤维材料不同于传统的汽车材料,要想实现真正的工业化就需要连续化和自动化的生产设备,这一方面需要我们加快相关设备的自主研发,另一方面需要将国外先进的技术同国内的技术相结合。第二,碳纤维材料并不能直接应用在汽车上,还需要一些工艺同其他复合材料相结合,例如复合材料的快速成型工艺,只有实现这些技术才能加速发展。第三,整个碳纤维材料数据库的建立和设计工作,碳纤维复合材料作为一种新型材料,从物理指标上讲是各向异性的,因此就需要积累最基本的数据库,找到它的规律并且建立起一系列标准和体系,目前这一方面是汽车行业较为薄弱的领域。第四,碳纤维复合材料相关人才面临紧缺的状况。
颠覆传统汽车工艺 引领汽车业的“二次革命”
在国内外的车企当中,已经有一些车企将碳纤维材料应用到了汽车当中,但是大规模的应用并不多。蒋士成用一组数据说明了这一问题:目前全球碳纤维的总产能大约为9万吨,其中我国能够达到2万吨;我国在碳纤维的使用量方面增长速度逐年提升,从此前的年增长3000吨到5000吨,再到最近的增长量已经达9000吨。不过,虽然我国碳纤维产量逐年提高,但还是无法满足我国碳纤维的需求量,超过2/3仍需要进口。这其中,在汽车行业的用量就更少,仅为700多吨,仅占总数的3%左右。
不过,蒋士成认为未来轻量化将是汽车行业的趋势,一旦碳纤维复合材料能够大规模用在汽车的零部件或者整车厂,它的加工工艺完全是一个全新的制造工艺,甚至将颠覆现有的汽车传统工艺。他表示,碳纤维在汽车轻量化上的应用,将改变汽车生产组织模式,传统的四大工艺将被新四大工艺(模压、胶结、喷涂、总装)取代。
来源:人民网-中国汽车报

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来源:碳纤维生产技术
复合材料燃料电池航空航天汽车新能源电机材料
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首次发布时间:2024-07-16
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碳纤维生产技术
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行研·碳纤维复合材料在笔电上的应用进展及发展趋势

碳纤维(carbon fiber,简称CF)是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。既有碳材料“硬”的固有特征,又兼备纺织纤维“柔”的可加工性,被誉为新材料之王。未来随着航空航天、汽车工业、飞机制造、风力发电、3C电子产品等产业的需求的大幅增长,以及体育休闲领域的平稳发展,碳纤维市场需求增速将愈发显著。现小编来说说碳纤维在笔电等3C电子产品外壳上的应用。图:碳纤维产业链,来自网络目前Dell和联想Thinkpad等品牌在采用碳纤维材质作为笔电外壳材质,如Dell XPS系列采用全碳纤维的板材,外观为3K纹路,体现碳纤维的纹理和质感。Thinkpad X系列采用三明治夹芯结构的碳纤维板材,其外观为UD纹路+喷涂,以上两家品牌占据了碳纤维笔记本电脑的主要份额。而其他的品牌商,如HP为了避开竞争,则采用连续碳纤维增强的热塑性板材。图:DELL XPS13图:ThinkPad X1采用碳纤维增强复合材料(CFRP)作为笔记本外壳材质,既拥有铝镁合金高雅坚固的特性,又有ABS工程塑料的高可塑性,它的外观类似塑料,但是强度和导热能力优于普通ABS塑料,而且碳纤维是一种导电材质,可以起到类似金属的屏蔽作用(ABS外壳需要另外镀一层金属膜来屏蔽),如下为典型结构材料性能与减重对比表,从表中可以明显看出,CFRP的轻量化效果远高于金属材料,与钢材相比,碳纤维的强度其8倍,但重量只有钢材的70%,与铝相比,强度是其20倍,但重量只有铝的40%,碳纤维质轻、强度高、模量高,是轻量化部件的首选材料,因此是笔记本材料的理想选择。图:典型结构材料性能对比表CFRP作为一种高性能,环保可回收的新型材料,拥有良好的导热性、屏蔽性、耐候性和耐腐蚀性。碳纤维增强PC/PPS/PEEK/PI等热塑性复合材料技术的突破及成本的下降,笔电材质轻量化的趋势和成本、工艺的考量,工程塑料、铝(镁)合金材料、碳纤维复合材料等材料的应用越来越广泛。碳纤维复合材料利用碳纤维和树脂进一步复合得到性能优越的产品,其中碳纤维由键合在一起形成长链的碳原子组成,坚硬质轻。而环氧树脂则具有良好的压缩和剪切性能以及低密度,因此可以制造质轻而强度高的部件,成型工艺多样化如湿法成型、真空袋压、树脂转移、模压、拉挤成型等,此外树脂的选择可用于定制特性的性质,如更长或更短的固化时间,超强抗性、高温配方、阻燃性和使用添加剂增加断裂韧性等。图:碳纤维增强环氧树脂原理图碳纤维板又称碳纤维复合板,是一种增强树脂复合材料,密度仅为1.5g/cm3,抗拉强度为1500MPA以上,通过碳纤维预浸布层叠热压而成,碳纤维板一般有三种纹理:斜纹、平纹、单向纹。碳纤维表面有高亮、哑光两种,即3K平纹亮光、3K平纹哑光、3K斜纹亮光、3K哑光、单向纯黑,备注:表面颜色与性能无关,仅起美观作用。发展趋势:碳纤维复合材料在笔电外壳的应用优势很突出,主要是基于碳纤维复合材料质轻、结构强的特点,可满足小、轻、便携化的发展趋势,随着5G到来,笔记本电脑内部器件散热是关键,而碳纤维复合材料导热性能很强,具有天然的材料优势,随着研究的深入,将有更多的应用。但目前受制于碳纤维成本、工艺难度及着色单一等,仅用于高端产品。相信随着碳纤维价格的下降、工艺及良率的提升,碳纤维复合材料在笔电上的应用将越来越广泛,如下为目前涉足笔电碳纤维的企业。1:科思创2:东丽3:沙 比克4:三菱5:金发科技6:新秀新材7:苏州挪恩复合材料8:江苏奥盛复合材料9:厦门中邦得复合材料10:广达11:英业达12:巨腾国际13:胜利精密14. 诺驰机械来源:艾邦高分子特别声明: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

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