国产碳纤维如何逆袭?经历了20年,从被“卡脖子”到全球第一!

熊样娱记 2024-01-14 05:29:22

文 |羊羊史记

编辑 |羊羊史记

前言

碳纤维,被誉为“黑黄金”,它的适用范围极广,令全世界的人民都为之”惊叹”,要是谁能掌握制造它的方式方法,就相当于掌握”金钱密码”!

中国的碳纤维产业实现了质的飞跃,标志着我们在这一领域取得了重大突破。但究竟是什么让碳纤维如此重要?它究竟有何神奇之处?

在这篇文章中,我们将为您揭开碳纤维的神秘面纱,探讨其在各个领域的应用,以及中国是如何一步步摆脱外国企业的掣肘,实现自主研发的。

一、偶然诞生的材料之王

碳纤维是一种轻质高强度的材料,由电弧炉和特殊筛网制得的以石油焦、煤沥青为原料的耐火纤维与石墨材料,经过一系列高温高压处理得到。

它具有重量轻、尺寸稳定、高强度等特点,广泛应用于航空、汽车、建筑等领域,最早的使用可以追溯到19世纪,爱迪生团队在尝试制作灯丝时意外发现了碳纤维,但是由于当时社会发展水平较为落后。

时间来到20世纪50年代航空产业兴起后,由于轻质高强度材料的需求,它再次引起了科研人员的关注。

虽然它的应用范围极广,但想要制造它绝非易事!制作过程涉及到高温碳化和纺丝等复杂步骤,需要多项先进技术的支持,为了实现更广泛的应用,科研人员们仍在致力于碳纤维材料的改进与创新。

工业的进步和科技的发展,人们对它在不同领域的潜力越来越认识到。它的发现和发展推动了航空、军事等行业的进步和革新,并为以后科学技术的发展奠定的”基石”!

我们期待在不久的将来看到更多”技术创新”,使碳纤维材料在更多领域发挥其独特的优势。

二、它被称之为当代“黑色黄金”

它素有“21世纪的黑色黄金”之称,是一种无机纤维,具有高强度和高模量的特点,碳含量超过90%,直径约为5到10微米,相当于人类头发直径的十分之一到二十分之一。就是这些细小纤维拥有惊人的强度,碳原子通过特殊的键合方式,在平行排列下形成了超强的稳定结构。

它的适用范围极广,得益于轻便与”耐造”!经常出现在太空舱制造、汽车、军工领域,还在化工、建筑等学领域展现出潜力,它表现出具有优异的化学耐受性。

要想获得碳纤维的卓越性能并将其制作成可使用的工业材料并非易事。制造它需要经历繁琐复杂的工序,除了90%以上的碳含量外。

它中还含有约5%至10%的其他元素,这些元素与碳进行高温碳化和价元素脱除等处理,与初始含碳纤维结合,才能获得成品。

制造它的技术非常挑战,制备出直径只有5到10微米,它越细,其强度缺陷就越少,强度也就越大,制造技术直接关乎一个国家的工业水平。虽然它具有很好的市场前景由于制造难度颇大,进口价格相对昂贵!

2018年航空碳纤维的平均价格高达每公斤1000元,制造过程中约有三成以上会被报废,最终成本接近1500美元。相比之下,同等级的铝合金价格仅为每公斤40至60元,差价高达十多倍。因此,它被誉为“黑色黄金”。

在科技发展与国家安全中,它发挥着重要的作用,弥补了传统材料的不足,提高产品的质量和性能。

尤其在高科技领域发挥着重要的地位!应用它可以增加产品的功能性,提升产品的竞争力,同时也能够维护国家的利益和安全。

尽管它的制造难度和成本较高,但因具有独特性能和广泛的应用领域使其成为当今工业和科技领域的宝贵资源。价格虽昂贵,但在高新科技领域,它的重要作用不可替代,将继续引领新技术与产品的发展。

它凭借其强度高、质量轻的特性,在许多高新技术方面有着不可替代的作用!随着技术的进步和应用的不断拓展,将以其优越的性能和无尽的潜力,持续为人类的科技发展和国家安全做出贡献。

三、中国是怎么被卡脖子的?

碳纤维作为一种高科技材料,在航空领域扮演着举足轻重的角色!尽管美国和日本在碳纤维领域取得了显著成就,但全球其他国家对这一高端材料的需求也日益增加。

美国碳纤维产业进展缓慢,缺乏生产规模和先进技术,这使得他们国家对外依赖碳纤维进口,特别是从日本进口。

日本在这个领域的发展也并非一帆风顺,由于长期依赖进口技术和材料,他们在碳纤维产业的自主研发能力相对较弱。

在碳纤维产业的发展过程中,美国和日本共同进行了一些合作,一度掌握了全球70%以上的碳纤维产能,共同推动它的制造和市场发展。它的制造和使用的技术、工艺以及对所需材料的控制都被视为商业机密,难以被其他国家突破。

他们两国对碳纤维市场的控制和限制也对其他国家造成了一定的影响,许多西方国家将它列入对中国的制裁名单,将其等同于芯片等级的限制物品。

甚至出现了美国和日本在全球范围内逮捕购买碳纤维的人的情况,这对全球碳纤维需求旺盛的中国来说也带来了不小的压力。

一些新兴国家对这个产业的发展投入也在逐渐增加,努力缩小与美日的差距,加大了研发投入,培养本土专业人才,完善碳纤维制造技术,以及降低它的制造成本。

在全球对先进材料需求的不断增长背景下,它为一种高科技材料必将继续受到各国的追逐。

而其他国家要想在这一领域上取得突破,除了加大研发投入、培养专业人才外,也需要构建产学研联合体系,加强国际合作与交流,掌握核心技术,从而在国际竞争中占据有利位置。

四、中国的突破

我国近些年来在这个产业取得了蓬勃发展,成为全球领军产业之一,成功离不开政府的大力支持和科研人员的创新努力!

过去几十年,我国在碳纤维技术方面遭遇了不少困难,生产规模相对较小,不知道到底何为核心,到底该为哪个方面发展前进,导致产业发展进展缓慢。

但在21世纪初,我国将碳它为国家重点支持的产业之一,投入了大量资源和资金进行研发和推广,这为它在我国的发展提供了契机。

科研工作者通过不断的自主创新和日以继日的辛勤付出,取得了显著的成就,成功研发了一种新型的”大丝束碳纤维”,拥有强度高、重量轻的优势,广泛应用于高性能材料领域。

我国在这个产业的成功反映了我国在科技领域的迅猛发展和全面实力的提升!因为我国”地大物博”,一切大有可为,会有很好的发展前景。

我们国家在刚接触这个领域的时候也经历了也别多的茫然与苦楚,起步困难,但如今已经取得了快速发展的成就。我国科研人员的创新努力和政府的大力支持使我国碳纤维产业蓬勃发展,并在全球竞争中处于领先地位。

它的成功是中国科技进步和综合实力提升的重要体现,也为未来创新发展打下了坚实基础。未来,我国碳纤维产业仍需与国际先进水平接轨,不断提高竞争力,实现真正的碳纤维大国地位。

五、国产碳纤维的多领域应用

近年来,它在我国各个领域的广泛应用已经迈出了重要的一步!风力发电和体育器材等行业对碳纤维的需求一直呈现快速增长的趋势。它在我国高新领域的应用也在逐渐增多。

它的高强度和轻质特性 —— “风力发电行业”钟爱它的重要原因之一。风电叶片采用碳纤维材料可以提高发电效率和使用寿命。同时,由于它具有轻薄的特点,体育用品的重量得到大幅降低,性能也得到了显著提升,我国的体育娱乐行业已经成为碳纤维的主要消费者之一。

这个产业的发展势头迅猛,尽管我国在原材料方面还面临一些挑战,但与国外的技术差距正在逐步缩小,我们有理由相信,在未来,中国碳纤维产业将继续保持快速的发展速度。

未来,随着中国对碳中和的重视程度增加,新能源汽车领域对碳纤维的需求将进一步提升,这为碳纤维行业带来了新的发展机遇,同时也为环境保护和可持续发展作出了重要贡献。

尽管我国在小丝束碳纤维方面已取得了一些重要技术突破,但它在民用领域市场潜力更大。由于技术受到国外封锁,我国一直处于技术难题中。

幸运的是,我国对这个领域技术的研发投入不断增加。

需要强调的是,碳纤维材料仍然相对较贵,我国在原材料方面相对落后,与国外存在一定差距。但是我国对碳纤维技术的追赶速度不会放慢。对于我们来说,它作为“材料之王”,具有非凡意义!

笔者认为

碳纤维作为一种优秀的材料,具有广泛的应用前景!

为了推广其在各个领域的应用,我们需要降低成本、解决技术难题和加强质量控制。相信随着科技的进步,碳纤维将展现出更加重要的价值,并广泛应用于许多领域。

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评论列表
  • 2024-01-16 21:16

    那么牛逼的高科技还不是被一个卖钓鱼杆的小厂突破了

熊样娱记

简介:感谢大家的关注