“碳纤维”将掀起新一轮民用领域应用狂潮
□ 实习记者 王艳丽
近日，宝马发布了2014款宝马M3新车细节，采用碳纤维车顶成为最大焦点。碳纤维技术的应用，意味着整车的重量会被大大减轻。数据显示，改用碳纤维车顶后，整车将比旧款减重100公斤，大幅度提高车的能效和行驶性能。除宝马外，日本、欧美等国家的多家车企也已经或将要推出碳纤维材料的量产车型。随着新能源汽车生产和销售市场的全面爆发，碳纤维市场规模将快速增大，市场应用尤其是民用领域的应用将呈现出巨大的发展潜力和投资机遇。
民用市场需求持续升温
碳纤维是一种具有低比重、高强度、高弹性等众多优良性能的尖端材料，具有耐腐蚀、耐摩擦、抗辐射等显著特性，广泛应用于航空、航天、导弹、舰船制造等军用领域，但随着近年来军用技术向民用领域的转移，碳纤维逐渐在飞机、汽车、石油化工等行业的民用领域大显身手。
资料显示，空客380碳纤维复合材料消耗量为每架70吨，占总重的50%；波音787复合材料占总重的60%，两种飞机均为未来一个时期的主流机型。随着大功率发电机的发展，碳纤维复合材料的叶片成为了应用热点。GE能源公司目前使用三菱丽阳和卓尔泰克的大丝束（≥24K）标准模量的碳纤维生产下一代1.6-100风机，叶片长度为48.7米。据预测，到2019年，全世界将生产 2.7万台风电机，需要8.2万条叶片。每条叶片所用复合材料中碳纤维含量大约占6%，平均功率按3～5MW计算，碳纤维需求量接近7万吨。
而在汽车工业，碳纤维尤其显示了它的应用优越性，符合汽车轻量化的需求。福特汽车公司同道化学合作生产低成本碳纤维复合材料，用于福特汽车减重计划，以使福特公司在2020年达到每车减重340公斤的目标。SGL和BMW已合资在美国建设3000吨车用碳纤维生产线。2013款SRT蝰蛇和2014款雪佛兰科尔维特在发动机罩和其他部位均采用了碳纤维材料，其中雪佛兰科尔维特计划实现每年2万辆产销量。由于汽车等领域新增需求扩张，碳纤维应用市场也将进一步扩大，美国碳纤维上市公司卓尔泰克（ZOLT）今年涨幅已近80%。
据美国Lucintel公司研究称，到2015年，全球碳纤维市场将以每年13%的速度继续增长，预计到2015年全球碳纤维市场将达到23亿美元。宏源证券分析表示，未来几年碳纤维市场将出现快速扩张态势，年均增速将达18.41%。可以看出，我国对碳纤维的需求增速明显快于全球。仅以汽车领域为例，作为世界第一大汽车销售市场，去年我国汽车产销量分别达1927.18万辆和1930.64万辆。有关机构研究人员认为，仅考虑到部分高档民用汽车采用碳纤维材料进行轻量化，预计到2015年，我国汽车工业对碳纤维的应用需求量也将达到2800吨。据估计，至2015年，我国对碳纤维总体需求将达1.6万吨。
国内碳纤维产业期待破茧化蝶
为了满足国防工业的需求，我国在上世纪六七十年代开始发展碳纤维，但长期未取得实质性进展。目前仍处于起步阶段，存在产业集中度低、产能利用率低、技术水平亟待提高等问题。由于碳纤维在航空航天等国防工业中有重要应用，西方国家将其视为军用物资，对中国“禁运”，更不转让生产技术，基本垄断了核心技术。
据业内专家介绍，目前国际碳纤维市场大部分已被来自日本、美国等地区的企业瓜分。日本东丽、东邦和三菱等企业控制着碳纤维小丝束的市场，三者市占率达70%左右；美国卓尔泰克、德国西格里和日本东邦控制着大丝束市场，市占率为80%左右。值得一提的是，我国台湾的台塑公司占有近10%的低端产品市场份额。
反观我国大陆碳纤维产业发展，由于受到碳纤维原丝质量、耐高温材料以及大型高温炉几项关键技术因素的制约，到2000年自给率仅为2.3%。碳纤维在关键材料的保障能力上严重不足。去年，工信部围绕航空航天、轨道交通、汽车船舶等重要领域进行了需求调研，涉及近五十家大型企业、240余种关键材料，但调研结果显示，三成以上材料国内完全空白，仅有不到15%材料能完全自给。最新数据显示，我国碳纤维产品以小丝束等低档产品为主，T300碳纤维实现了国产化，以小丝束6K、12K为主；T700在小批量生产中；T800、T1000也已着手开始相关研发。
技术突破不断 政策扶持有望加大
近期，我国碳纤维产业取得了一系列的创新性突破，可谓捷报频传。2012年9月，中科院宁波材料所研发出一辆碳纤维外壳的小汽车。这辆车抛弃了传统的钢结构，大量采用弹纤维材料制成，比普通钢材的汽车重量能减少60%。尽管有西方技术封锁，但我国碳纤维还是成功实现突围。同年，远东复合技术有限公司的碳纤维增强树脂基复合芯棒及复合导线技术顺利通过中国电力企业联合会的专家组鉴定。
2013年1月，由广州汽车集团相关人员发表的一篇学术文章中提到，已将碳纤维技术成功应用到端拾器上，大大提高了生产稳定性和通用性，降低了成本。5月，北京化工大学公开了一种制备高强度高模量碳纤维的方法，此项技术已获得国家专利。今年，《自然》专门刊文介绍了浙江大学开展的石墨烯纤维相关的前沿研发成果，并称“高超的团队展示了怎样从氧化石墨烯胶体液晶纺制宏观石墨烯纤维，为碳纤维的制备提供了新途径。”
与此同时，政策领域，主管部门对碳纤维产业的扶持力度也在逐渐加大，工信部在《加快推进碳纤维行业持续健康发展的指导意见》中指出，到2015年，初步建立碳纤维及复合材料产业体系，聚丙烯腈(PAN)原丝、高强型1碳纤维的产品质量和成本控制接近国际先进水平，碳纤维生产集中度进一步提高，培育3-5家骨干企业，促进碳纤维复合材料回收再利用。近日工信部又发布“新材料产业标准化工作三年行动计划”，也包括碳纤维产业。有关方面透露，目前国家正在研究风险补偿和专项贷款等扶持政策，力挺国内企业快速成长，打开产业空间。
相信未来我国碳纤维产业在产业化的道路上，坚持“产、学、研”共同开发之路，一定能不断提高我国碳纤维产业的技术突破能力。相信未来，我国碳纤维产业技术水平一定会达到一个新的高度。