碳纤维
被誉为21世纪“黑黄金”
最初仅用于航空航天等高端行业
近年来,随着技术的成熟和成本的下降
碳纤维逐渐卸下“高冷”面具
小到钓鱼杆、羽毛球拍
大到飞机外壳、风电叶片
都有它的身影
以前,这种新材料大多依赖进口
而现在这一局面
正在逐!渐!改!变!
9月8日,由中国建材集团投资建设的万吨碳纤维生产线,在青海西宁正式投产,标志着中国首条万吨碳纤维生产线正式投产。
项目总投资50亿元,首批碳纤维产品能达到国内领先的T700及T800级水平。这种强度的碳纤维适用于压力容器、光伏等多个产业领域。
下面就让我们先从碳纤维
种类、性能以及应用来认识一下它
碳纤维(Carbon Fiber,简称 CF),是有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等)在高温环境下,裂解碳化形成碳主链结构的无机纤维,是一种含碳量高于90%的无机纤维。
碳纤维不仅有碳材料的固有特性,还有纺织纤维的柔软可加工性,因此有着广泛的应用领域。
比重轻,密度是钢的1/4,是铝合金的1/2
强度高,抗拉强度在3500 MPa以上,强度为钢的7~10倍
模量高,弹性模量在230 GPa以上
耐超高温,在非氧化气氛条件下,可在2000℃时使用
耐低温,在-180℃低温下,碳纤维依旧具有弹性
耐酸、耐油、耐腐蚀、耐久性强
热膨胀系数小,导热系数大,耐急冷急热,即使从3000℃的高温突然降到室温也不会炸裂
耐磨性好
导电性能良好
▲ 碳纤维长纤维
碳纤维具有其他材料所不可替代的优良性能,在航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车、压力容器、建筑等领域广泛应用。
前三大应用领域为:风电叶片、航空航天和体育休闲,占据整个市场的近60%。而汽车需求近年来也有所增长。
在“碳达峰,碳中和”的政策推动下,光伏、风电等新能源行业将成为未来碳纤维市场的主要增长极。
在中国,风电叶片是碳纤维最重要的增长市场。特别是制造超大型风电机组所需叶片,必须使用质量轻、强度高、刚性好的碳纤维,保证结构强度的同时避免叶片在风载作用下发生大变形甚至撞击风车支柱。碳纤维的导电性还能避免雷击等。
由于碳纤维质量小,动力消耗少,可节约大量燃料。碳纤维材料广泛应用在卫星、飞机、火箭、导弹和高速飞行器等航空航天领域。民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量,如机身、机翼等部件。
体育休闲领域是碳纤维最早的商业化应用,也是主要的应用市场。如在高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿、球拍、曲棍球棍、滑雪板、帆板桅杆、帐篷杆及棒球球棒等高端休闲体育市场。
碳纤维复合材料被广泛应用于汽车的车身、传动轴、刹车片、尾翼、发动机、新能源汽车动力电池箱体和引擎盖等,使汽车部件更加轻量化,承压力更好。
特别是新能源汽车对轻量化要求更高,以提高续航能力,碳纤维有利于实现汽车轻量化设计。一家氢燃料电池汽车储氢气瓶的生产商表示,在汽车轻量化的趋势下,使用碳纤维复合材料的储气瓶,重量能比钢瓶减少70%左右。
碳纤维在新能源汽车储氢瓶
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