科技强国,材料先行。作为新材料产业的重要组成部分,作为产业升级和技术创新的关键领域,高性能纤维及复合材料直接关系到制造业的转型提升,关系到新材料领域中新质生产力的培育。2024年5月,首届中复神鹰•2024 国际高性能纤维及复合材料(连云港)高端论坛在江苏省连云港市召开。论坛由中国化学纤维工业协会、中国复合材料工业协会、我会副理事长单位中复神鹰碳纤维股份有限公司主办,国家级连云港经济技术开发区支持。
中国纺织工业联合会副会长端小平;中国工程院院士孙以泽;中国化学纤维工业协会会长陈新伟,副会长吕佳滨、靳高岭;国家发改委产业司原正司级巡视员贺燕丽;中国复合材料工业协会秘书长孟弋洁;连云港市委常委、连云港开发区党工委书记商振江;连云港开发区党工委委员、管委会副主任殷元;中复神鹰碳纤维股份有限公司董事长张国良、总经理刘芳,以及连云港市发改局、连云港开发区管委会相关部门、国内外高性能纤维及复合材料的生产及应用企业、高等院校、科研院所及媒体代表约300人参加论坛。靳高岭主持论坛。
▲孟弋洁
会上,中国复合材料工业协会秘书长孟弋洁介绍了中国及全球复合材料行业的最新发展情况,分享了高性能纤维及其复合材料在航空航天、汽车制造、建筑、能源等领域的应用案例。因具有质轻高强、损伤容限高,耐疲劳、耐化学腐蚀和耐候性好、加工成型方便等特点,复合材料具有广阔的应用市场。目前,先进复合材料正朝着高性能化、多功能化、环保化和智能化等方向发展;未来高性能纤维增强复合材料将在先进高效航空装备、人形机器人、深部资源勘探开发装备、高端文旅装备和6G网络设备等领域有广阔的应用市场。
对于高性能纤维复合材料未来发展,孟弋洁表示,未来行业应从三个方面发力:一是材料质量与定制化设计,注重原材料本身质量,并从分子结构层面对目标材料体系进行设计,特别关注使用温度、韧性、工艺特性和浸润特性。二是结构一体化,智能制造化,加强复材设计方法和基于制造的工程的设计研究,按复材的特性进行设计,重视自动化技术并控制成本。三是人员团队政策三位一体,建立适应复材未来发展的高素质团队。
▲吕佳滨
中国化学纤维工业协会副会长吕佳滨介绍了我国高性能纤维行业的发展现状、需求及趋势。当前,我国高性能纤维技术进步明显,碳纤维在T1000级、T1100级、M55J级、M60J级、M40X级碳纤维关键技术实现突破,建立起自主技术体系;对位芳纶、间位芳纶取得新技术突破,推动规模持续扩大,应用领域不断拓展;超高分子量聚乙烯纤维行业位居全球先进行列;连续玄武岩纤维行业技术稳步提升,达到国际先进水平;其他高性能纤维发展也取得积极成效。高性能纤维产品丰富,已广泛应用于航空航天、国防军工、风力发电、土木建筑、汽车工业、轨道交通、海洋工程、光缆通信、安全防护、环境保护、体育休闲等领域,并已形成特定领域的稳定应用。
基于对高性能纤维的需求分析,吕佳滨表示,“高性能纤维需求较分散,具有非常广阔的成长性,随着纤维材料技术提升,性价比优势显现,应用领域不断拓展,市场天花板将不断上移。” 此外,他建议从强化科技创新核心作用、促进产业链协同发展、积极推进数字化升级等方面着力推动行业高质量发展。
▲张定金
作为高性能纤维行业的代表之一,中复神鹰碳纤维股份有限公司技术专家张定金介绍了2023年全球碳纤维行业的发展情况,以及碳纤维未来的技术发展趋势和应用前景。2023年,全球碳纤维市场竞争加剧。一是销量下滑。受体育用品和风电领域需求下滑影响,国产碳纤维销量约为5万吨。二是行业和企业面临库存压力。相关数据显示,截至2023年11月,碳纤维库存量达到12260吨,为2020年以来最高。三是供需失衡。碳纤维新建、投产项目较多,但下游需求增长相对缓慢。
张定金还重点介绍了碳纤维及其复合材料在飞机、风电叶片、汽车等领域的应用前景。如飞机上使用碳纤维及其复合材料,具有明显的减排效果。如果飞机机身结构的50%采用碳纤维及其复合材料,会使机身重量减轻20%,燃油效率提高约7%,使用10年后,每架飞机的排放量可减少2.7万吨。风电叶片使用碳纤维及其复合材料,能延长寿命,而且直径可以扩大到100米以上。风电装置的发电能力与叶片长度的平方成正比,叶片大幅变长后,单位发电量大幅增加。与燃煤和燃油发电(燃煤和燃油发电的平均值)相比,如果该风机使用25年,每台风机可减少31.8万吨二氧化碳当量。汽车尤其是在电动汽车领域使用碳纤维及其复合材料,也具有明显的减排效果。与主要由高强度钢和铝制成的车身相比,如果在中型电动SUV车身中使用16%的碳纤维及其复合材料,可以使车身减轻16%,减少13%的电池,汽车油耗将会改善。未来,飞机、风力发电、压力容器、汽车等行业对碳纤维的需求量将继续增长,预计全球碳纤维需求量2050年为50万吨。
对于碳纤维行业的未来发展,张定金表示,行业要进一步提高碳纤维性能,比如开发高强碳纤维(如T1200级)是碳纤维行业技术发展的重要方向;要进一步降低生产成本;要加强对碳纤维回收技术的研究和产业化,比如导入全生命周期评估(LCA),进一步推进节能降耗,建立并扩大碳纤维再利用的供应链,实现可持续发展。