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國內(nèi)碳碳螺栓的主材——碳碳復(fù)合材料的發(fā)展前景
發(fā)達(dá)國家碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)、航空等高端領(lǐng)域，而我國碳纖維的技術(shù)水平仍有待發(fā)展。由于碳纖維的核心技術(shù)主要掌握在西方發(fā)達(dá)國家手中，我國碳纖維技術(shù)發(fā)展整體水平較低。全球67%的碳纖維產(chǎn)品用于工業(yè)，17%用于航空，只有16%用于體育。而我國碳纖維在運動休閑領(lǐng)域的應(yīng)用達(dá)到60%，恰恰說明我國碳纖維產(chǎn)品水平較低，只能主要應(yīng)用在性能要求不高的運動領(lǐng)域，而高端碳纖維在工業(yè)、航空領(lǐng)域的應(yīng)用難以大幅度拓展。
隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級需求的不斷上升，碳碳復(fù)合材料在高溫?zé)崽幚眍I(lǐng)域的應(yīng)用將不斷擴大。高溫?zé)崽幚碓O(shè)備國內(nèi)市場規(guī)模約80-100億元，保溫材料成本約占設(shè)備的4%。保守估計碳碳復(fù)合材料在3億左右。
我國碳纖維年需求量約為13700噸，主要用于運動休閑領(lǐng)域。從2008年到2014年，全球碳纖維市場需求從3.6萬噸增長到5.4萬噸，預(yù)計2015年將繼續(xù)增長到5.9萬噸，2020年增長到8.9萬噸。截至2014年底，我國碳纖維設(shè)計總產(chǎn)能1.96萬噸，生產(chǎn)企業(yè)40家，其中生產(chǎn)規(guī)模在1000噸以上的企業(yè)4家，生產(chǎn)規(guī)模在500噸的企業(yè)5家。2014年中國碳纖維總需求量約為1.37萬噸，其中運動休閑約占60%，建筑約占15%，其他領(lǐng)域約占25%。
在全球前10大光伏電池制造商中，中國占據(jù)6席，前4名都是中國企業(yè)。目前光伏行業(yè)價格競爭激烈，成本壓力非常明顯。由于碳碳復(fù)合材料比傳統(tǒng)石墨材料具有更好的隔熱性和強度，用碳碳復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨材料制作單晶爐和多晶爐，可以有效降低生產(chǎn)能耗，延長設(shè)備使用壽命，從而降低整體生產(chǎn)成本。碳碳復(fù)合材料光伏、半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用市場保守預(yù)計超過10億元。
碳碳復(fù)合材料的應(yīng)用和開發(fā)已成為提升我國碳纖維技術(shù)水平的途徑。由于西方發(fā)達(dá)國家對中國出口高端碳纖維技術(shù)的封鎖，中國只能繼續(xù)擴大碳纖維材料的應(yīng)用，并在使用過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而推動碳纖維技術(shù)的提升。碳碳復(fù)合材料生產(chǎn)工藝對碳纖維的性能要求很高。在國產(chǎn)碳纖維原料逐步替代進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品的過程中，國產(chǎn)碳纖維的工藝問題也逐漸暴露出來，因此國產(chǎn)碳纖維廠家可以改進(jìn)自己的生產(chǎn)工藝。
中國碳碳復(fù)合材料已經(jīng)從軍用航空應(yīng)用拓展到工業(yè)領(lǐng)域。以博云新材、金博科技為代表的碳碳復(fù)合材料龍頭，成功承擔(dān)了中國大飛機C919剎車副的生產(chǎn)。碳碳復(fù)合材料憑借其優(yōu)異的性能和性價比優(yōu)勢，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用空間逐漸發(fā)展起來。而光伏半導(dǎo)體行業(yè)和工業(yè)熱處理行業(yè)有望成為碳碳復(fù)合材料大規(guī)模應(yīng)用的突破口。
中國光伏發(fā)電裝機規(guī)模的快速增長和光伏產(chǎn)業(yè)固有的成本壓力給碳碳復(fù)合材料的應(yīng)用帶來了發(fā)展機遇。中國已成為全球第三大光伏發(fā)電裝機市場。2014年，中國新增并網(wǎng)光伏發(fā)電1.06萬兆瓦，約占全球新增容量的25%。全國光伏并網(wǎng)發(fā)電累計裝機容量28050兆瓦，同比增長60%。
2015年1-6月，全國光伏發(fā)電裝機達(dá)到35,780 MW，仍保持高增長態(tài)勢。
高溫?zé)崽幚眍I(lǐng)域節(jié)能升級給碳碳復(fù)合材料帶來發(fā)展機遇。高溫?zé)崽幚硎菣C械加工的四大基本工序之一，它能保證和改善工件的各種性能，如強度、硬度、塑性、韌性、耐磨性和耐腐蝕性。汽車工業(yè)中70%-80%的零件需要熱處理。在鐵路行業(yè)，機車、車輛和鋼軌都需要熱處理。由于熱處理過程耗電量巨大，約占機械制造業(yè)總耗電量的25-30%，使用碳碳復(fù)合材料等新型保溫材料將顯著降低熱處理過程的能耗水平。目前，我國低能效的傳統(tǒng)加熱爐比例超過60%，而優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的可控氣氛爐和真空爐比例不足40%，而歐美、日本等先進(jìn)工業(yè)國家高效加熱爐比例超過80%。
