碳纖維細(xì)如發(fā)絲、輕如鴻毛，單根直徑只有5至7微米，大約是人頭發(fā)絲的十分之一粗，密度大約只有鋼的四分之一。同時(shí)，它又強(qiáng)如鋼鐵。一束一米長的T1000級碳纖維，重量大概只有0.5克，卻可以承擔(dān)500公斤左右的拉力。

憑借優(yōu)越的力學(xué)性能，以及耐腐蝕、抗氧化、不生銹等特性，如今碳纖維被加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，成為制造先進(jìn)復(fù)合材料的重要增強(qiáng)材料，應(yīng)用范圍日益廣泛，成為不少人口中的“新材料”。

從棒球棒、網(wǎng)球拍，到自行車、汽車、風(fēng)電葉片，再到大型飛機(jī)、運(yùn)載火箭……在位于青海西寧的中復(fù)神鷹碳纖維生產(chǎn)基地展廳內(nèi)，一件件實(shí)物、模型展品令人目不暇接，彰顯了這種新材料的應(yīng)用正向高端工業(yè)制造和科技領(lǐng)域不斷拓展。

作為碳纖維重要市場，我國碳纖維一度大量依賴進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴。因此，碳纖維又被稱為“黑色黃金”。彼時(shí)，市場上T700級碳纖維曾經(jīng)賣出過每噸元的高價(jià)。而后來，當(dāng)國產(chǎn)碳纖維“開花結(jié)果”，市場碳纖維價(jià)格應(yīng)聲回落。

碳纖維發(fā)展兩大“后勁股”領(lǐng)域

01風(fēng)電葉片 碳纖維葉片應(yīng)用已成趨勢

近年來，風(fēng)電裝機(jī)量增長，能源局新數(shù)據(jù)顯示，今年前7個(gè)月，風(fēng)電新增裝機(jī)量達(dá)2631萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)量達(dá)3.9億 千瓦。而隨著平價(jià)時(shí)代到來，風(fēng)機(jī)大型化趨勢尤為凸顯，陸上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量高突破10兆瓦，海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量突破18兆瓦，葉片長度也在不斷刷新行業(yè)紀(jì)錄。

大型化給風(fēng)機(jī)葉片材料性能帶來考驗(yàn)，傳統(tǒng)玻璃纖維復(fù)合材料性能不足的情況下，碳纖維成為新的“后勁股”。

黃軒指出，與玻璃纖維相比，碳纖維的比模量和比強(qiáng)度均大幅增加，碳纖維復(fù)合材料比玻璃纖維復(fù)合材料密度更低、強(qiáng)度更高，突破了玻璃纖維材料的性能極限，可保障風(fēng)機(jī)葉片在增加長度的同時(shí)降低重量?！袄锰祭w維葉片可進(jìn)一步提升海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)上限，甚至可支撐20兆瓦、300米葉輪直徑的機(jī)組開發(fā)?！?/p>

除了為海上風(fēng)電機(jī)組大型化提供保障，業(yè)界普遍認(rèn)為，隨著我國海上風(fēng)電開發(fā)范圍不斷擴(kuò)大，深遠(yuǎn)海等復(fù)雜工況區(qū)域?qū)θ~片提出了更高要求，碳纖維材料的高強(qiáng)度性能將能適應(yīng)更加惡劣的工況環(huán)境。另外，輕量化葉片還可以降低吊裝和運(yùn)輸?shù)碾y度，對海上風(fēng)電全生命周期降本有所幫助。

02汽車領(lǐng)域 汽車工業(yè)將成碳纖維應(yīng)用新領(lǐng)域

此前，碳纖維由于成本高，多用于風(fēng)電、航空航天、軍工、跑車等特定領(lǐng)域。如今，隨著技術(shù)進(jìn)步，碳纖維不僅功能和強(qiáng)度都有所提升，成本也有的下降。

北京化工大學(xué)徐樑華表示，近年來，我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展形勢非常好，目前已形成黏膠基、瀝青基、聚丙烯腈基3種類別的制備體系；以二甲基亞砜法為主，二甲基乙酰胺法和硫氰酸鈉法共同參與的原絲制備技術(shù)體系；濕法紡絲、干濕法紡絲、小絲束與大絲束工藝齊頭并進(jìn)的工藝體系；高強(qiáng)、高強(qiáng)中模、高模、高強(qiáng)高模齊全的產(chǎn)品體系。

隨著碳纖維復(fù)合材料性能的不斷提高以及“雙碳”政策的加持，越來越多的汽車制造商也將目光投向于此。