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政策能量釋放 碳纖維產業發展迎機遇

2013-09-29
 碳纖維

我國碳纖維在工業應用中雖然不斷有新成果涌現,但應用領域仍集中在體育和休閑娛樂用品,其原因在于研發力量分散、低水平重復建設等。因此,專家表示,加強產學研用結合,不斷進行研發、創新,加強產業鏈開發是我國碳纖維產業發展的關鍵。
     近日,全國首條絞合碳纖維芯鋁絞線——220千伏福豐Ⅰ線在海南試送成功,這是碳纖維電纜線在我國首次用于架空線路。該電網改造工程的成功,開辟了碳纖維又一個重要的應用領域。中國化學纖維工業協會會長端小平表示,“近年來,碳纖維在眾多工業領域得到了成功應用,說明碳纖維應用有廣闊的市場空間。”

    替代空間巨大
     對鋼鐵、鋁合金等傳統材料的替代是碳纖維應用推廣的主要動力。由于具有重量輕、耐高溫、耐腐蝕等優異性能,碳纖維的市場前景非常廣闊,可被廣泛應用于石油化工、航空航天、體育用品、交通運輸等領域。
    碳纖維被譽為21世紀的“新材料之王”,具有優越的物理和化學性能,其重量不到鋼的1/4,但抗拉強度是鋼的7-9倍,且抗拉彈性、比強度、比模量均顯著優于鋼,還具有耐高溫、耐腐蝕等優點。這些優異的性能給碳纖維帶來了廣闊的市場前景,被廣泛應用于石油化工、航空航天、體育用品、交通運輸等領域。
     對鋼鐵、鋁合金等傳統材料的替代,是碳纖維應用推廣的主要動力。專家稱,“以塑代鋼”是21世紀的必然趨勢,推進汽車、飛行器等產品的輕量化以降低油耗、應對資源和環境的嚴峻挑戰,已經成為工業發展的重要主題。
     以空客A380為例,因每架飛機采用碳纖維復合增強材料達到21-25噸,使每位乘客百公里油耗不到3升,是目前世界上第一個乘客每百公里油耗少于3升的遠程客機,座英里成本比目前效率最高的飛機低15%-20%,其燃油的經濟性比相應的競爭機型低13%左右。
     “對傳統材料的替代,關鍵是要考慮成本因素,如果成本相同,用戶愿選擇性能更優的碳纖維。”端小平說。在降低成本方面,我國碳纖維的研發生產起了主要作用。2008年,當我國企業宣布T300碳纖維實現規模化生產時,這一規格產品的國際價格由每公斤500元降至120元以下;2012年,當高性能的T700級碳纖維在我國實驗成功時,這一規格產品的國際價格從每公斤400元降至160元。
伴隨低成本化的趨勢,碳纖維在汽車、航空航天器、各類機械設備中的應用迅速增長,預計到2015年全球碳纖維消費量將達到7萬噸,年均復合增長率將達9.37%。到2020年,全球碳纖維需求甚至可達到13萬噸/年。
     “這無疑是一塊很大的‘蛋糕’,但目前我國能從中分得的卻很少,大部分依賴進口。”中機(系)信息技術研究院產業規劃所研究員毋劍波表示。我國碳纖維的生產和使用尚處于起步階段,主要是小絲束,品質接近或達到T300水平,且不穩定,與國外先進水平尚有差距,導致應用受限,市場規模狹小。
     因此,提高產品品質以替代進口意義重大。毋劍波表示,現在國家提出大力發展自主碳纖維產業,鼓勵掌握關鍵核心技術,提高碳纖維自給率,“隨著我國核心技術的突破以及政策的支持,未來國產碳纖維將逐步替代進口產品,國產碳纖維將迎來更大的發展機遇。”

    工業應用加速
     隨著世界范圍內碳纖維產品用量的增長和價格的降低,民用工業應用將顯著加速。預計到2020年,我國碳纖維需求量將達到2.2萬噸。其中,工業領域的需求將提高至75%。
     今年7月,中聯重科101米臂架泵車首次投入使用。泵車臂架采用碳纖維復合材料,解決了傳統鋼材臂架疲勞開裂的問題,不僅大大減輕了泵車自重,降低了泵車能耗,而且提升了產品的使用壽命。
     專家稱,隨著世界范圍內碳纖維產品用量的增長,特別是隨著大絲束碳纖維的大規模生產,其價格將不斷降低,民用工業應用將顯著加速。然而,與這一趨勢不同,盡管我國碳纖維在工業應用中不斷涌現新成果,但國內最大應用領域是體育和休閑娛樂用品。據毋劍波介紹,當前世界發達國家的碳纖維在航空航天、工業應用、體育休閑應用占比分別為22%、61%、17%,而我國應用比例為4%、31%、65%。
     “消費主要集中在低端領域,原因在于這些領域對碳纖維的性能要求不高,不需要長時間的材料認證和成品實驗,進入比較容易。”專家表示,造成我國碳纖維產業難以走向高端的根本原因在于研發力量分散,不能形成合力;關鍵裝備受制于人;低水平重復建設嚴重等。因此,“要真正分享碳纖維產業這塊大‘蛋糕’,應該著力加強產學研用結合,以企業為主體,聯合高校和科研院所共同進行研發、創新,加強產業鏈開發。”中國工程院院士蔣士成表示。
 碳纖維在工業領域的應用是未來發展的主流方向。預計到2020年,我國碳纖維需求量將達到2.2萬噸。其中,工業領域的需求將提高至75%。國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副主任李克健表示,隨著我國由工業大國向工業強國轉變,航空航天、汽車和風力發電等領域的技術水平和規模會大幅度提升,碳纖維等新型復合材料的應用領域和消費量也將隨之增長。

    政策能量釋放
     隨著《新材料產業“十二五”發展規劃》、《關于加快推進碳纖維行業持續健康發展的指導意見(征求意見稿)》等相繼發布,我國碳纖維行業迎來了千載難逢的歷史發展機遇。
     碳纖維是國民經濟和國防建設不可或缺的戰略性新材料,是爭奪未來國際競爭優勢的基礎性材料。長久以來,高性能碳纖維的生產技術及產品被西方國家壟斷和封鎖,我國不僅難以買到高端產品、設備,甚至學術交流也對我國嚴格保密。
     “雖然國際上一些公司開始向我國出售T300級原絲,但數量有限而且價格昂貴,極大地制約我國碳纖維及其復合材料的應用。”中國復合材料集團董事長、總經理張定金說,“自主研制生產高性能、高質量的聚丙烯腈(PAN)基碳纖維是我國碳纖維工業產業化發展亟待解決的問題。”
     對于高性能PAN基碳纖維,日本、美國等發達國家均極為重視,在研發、生產方面給予經費、人力上的大力支持,并獲得成功。我國雖然也較早進行了碳纖維研究,但直到2001年,我國的碳纖維研發才被提到議事日程。2001年10月,科技部設立碳纖維專項,正式將碳纖維項目納入國家發展軌道。2005年,國家將碳纖維列為973計劃項目,從根本上確保了碳纖維項目研發的有力推進。
     《新材料產業“十二五”發展規劃》、《關于加快推進碳纖維行業持續健康發展的指導意見(征求意見稿)》提出,要加大政策支持力度,著力突破關鍵共性技術和裝備,消除產業化和工程化技術及裝備制約瓶頸;著力提高產業集中度,積極推動企業間跨行業、跨區域、跨所有制的聯合重組,培育3-5家骨干企業。
  此外,針對碳纖維技術研發和產業化過程中實力不足、資金短缺問題,《新材料產業“十二五”發展規劃》和《關于加快推進碳纖維行業持續健康發展的指導意見(征求意見稿)》提出要依托戰略性新興產業、工業轉型升級等專項,對碳纖維生產企業在財政、稅收、金融等方面進行重點支持,引導地方、企業和社會各類資本加大對碳纖維產業投資,加大信貸支持力度,支持符合條件的碳纖維企業上市融資、發行債券。
 
   工業和信息化部有關負責人表示,目前國家正研究風險補償和專項貸款等扶持政策,力挺國內碳纖維企業快速成長。一系列產業扶持政策的推出,將進一步推進我國碳纖維企業提高自主創新能力,打開更加廣闊的市場空間。  

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