碳纖維復合材料在汽車上的應用可行性如何?
由于炭素產品短缺,產品利潤率很高,炭素企業經濟效益普遍看好。碳素制品曾被稱為“黑金”。碳企業如雨后春筍般涌現,全國各地有近400家公司。但在近400家炭素企業中,有配套工藝的大型企業只有40多家。而這40家炭素企業中,主導產品超過5萬噸的只有兩家。從炭素材料的發展現狀可以看出,整個炭素行業中小企業眾多,規模較小,難以形成有效的競爭力。以主導產品石墨電極為例,國內近400家炭素企業的產量已達45萬噸,是需求的一倍多。2002年,碳被統計的33家企業生產石墨電極22.37萬噸,未被統計的企業生產石墨電極約2-3萬噸,進口約2萬噸。國內生產和進口石墨電極的資源總量共計27萬噸,而2002年石墨電極的表觀消費量約為18萬噸,生產遠大于需求。由于供需矛盾,各炭素企業的市場競爭越來越激烈,甚至出現了競相壓價、無序競爭的局面。市場難以掌控,使得炭素行業整體效益遭受巨大損失。
為適應市場需求,近年來,中國炭素企業通過不斷努力,在產品結構調整方面取得了很大進展。1997年,我國生產超高功率石墨電極5500噸,占石墨電極總量的2.5%。2002年生產超高功率石墨電極2.34萬噸,占石墨電極總量的10.4%,比1997年提高7.9個百分點。1997年,中國生產高功率石墨電極6.1萬噸,占石墨電極總產量的28%。2002年生產石墨電極8.51萬噸,占石墨電極總產量的38%,比1997年增長10%。雖然我國炭素行業產品結構調整較快,但市場所需的大尺寸超高功率石墨電極仍需進口和補充。或許,中國炭素行業將繼續加快產品結構調整步伐,努力生產大型超高功率石墨電極,滿足國內大型電爐生產需求,減少進口。企業不適應市場,就難以生存和發展。中國炭素企業應加快適應市場的步伐,不斷壯大實力,積極參與市場競爭。這是中國碳材料的發展之路。
炭素工業屬于基礎原材料工業,是國民經濟發展不可缺少的基礎材料。《中國石墨炭素行業市場發展現狀及投資前景預測報告》顯示,炭素材料已成為全球大規模開發應用的高性能材料的首選。傳統的碳材料是人造金剛石和耐高溫石墨,而新世紀最引人注目的新型碳材料是碳纖維復合材料和石墨烯。碳纖維具有許多優異的性能,如高強度、高模量、低比重、耐高溫、抗疲勞、導光、易加工等。它正逐漸取代傳統材料,廣泛應用于航空航天和軍事領域,并開始滲透到國計民生的方方面面。
碳纖維復合材料屬于高端應用,代表了一個國家的整體科技和產業化水平。最重要的應用是在航空航天等高端領域,至少有20到30年的發展空間。業內人士表示,如果將碳纖維復合材料用于飛機制造,將比目前的鋁合金減重20%至40%,在節能方面顯示出巨大的效益。目前,我國雖然是碳素產品生產和出口大國,但高端產品在國際市場上很難有話語權。在一些領域的高科技炭素制品和特種炭素制品方面,我們與炭素強國還有差距。以下炭材料發展現狀分析。
碳材料發展的現狀表明,中國的經濟增長一直在上升。在這種大環境下,炭素行業發展迅速,逐漸成為我國主要的經濟支柱產業。然而,碳材料發展現狀已遭遇瓶頸期,急需盡快恢復產業發展動力。
碳是自然界最重要的元素之一,與人類息息相關。它具有SP、SP2和SP3雜化的各種電子軌道特征,SP2的各向異性導致晶體的各種取向和其他排列。因此,以碳為唯一組成元素的碳材料具有各種各樣的性質,新的碳材料不斷被發現并被人工制造出來。事實上,沒有任何一種元素可以像碳一樣作為單一元素形成如此多的結構和性質完全不同的物質,比如三維的金剛石晶體、二維的石墨片層、一維的卡賓和碳納米管、零維的富勒烯分子。

