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國內(nèi)碳碳螺栓的主材——碳碳復合材料的發(fā)展前景
發(fā)達國家碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)、航空等高端領(lǐng)域，而我國碳纖維的技術(shù)水平仍有待發(fā)展。由于碳纖維的核心技術(shù)主要掌握在西方發(fā)達國家手中，我國碳纖維技術(shù)發(fā)展整體水平較低。全球67%的碳纖維產(chǎn)品用于工業(yè)，17%用于航空，只有16%用于體育。而我國碳纖維在運動休閑領(lǐng)域的應(yīng)用達到60%，恰恰說明我國碳纖維產(chǎn)品水平較低，只能主要應(yīng)用在性能要求不高的運動領(lǐng)域，而高端碳纖維在工業(yè)、航空領(lǐng)域的應(yīng)用難以大幅度拓展。
隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級需求的不斷上升，碳碳復合材料在高溫熱處理領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷擴大。高溫熱處理設(shè)備國內(nèi)市場規(guī)模約80-100億元，保溫材料成本約占設(shè)備的4%。保守估計碳碳復合材料在3億左右。
我國碳纖維年需求量約為13700噸，主要用于運動休閑領(lǐng)域。從2008年到2014年，全球碳纖維市場需求從3.6萬噸增長到5.4萬噸，預(yù)計2015年將繼續(xù)增長到5.9萬噸，2020年增長到8.9萬噸。截至2014年底，我國碳纖維設(shè)計總產(chǎn)能1.96萬噸，生產(chǎn)企業(yè)40家，其中生產(chǎn)規(guī)模在1000噸以上的企業(yè)4家，生產(chǎn)規(guī)模在500噸的企業(yè)5家。2014年中國碳纖維總需求量約為1.37萬噸，其中運動休閑約占60%，建筑約占15%，其他領(lǐng)域約占25%。
在全球前10大光伏電池制造商中，中國占據(jù)6席，前4名都是中國企業(yè)。目前光伏行業(yè)價格競爭激烈，成本壓力非常明顯。由于碳碳復合材料比傳統(tǒng)石墨材料具有更好的隔熱性和強度，用碳碳復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨材料制作單晶爐和多晶爐，可以有效降低生產(chǎn)能耗，延長設(shè)備使用壽命，從而降低整體生產(chǎn)成本。碳碳復合材料光伏、半導體領(lǐng)域應(yīng)用市場保守預(yù)計超過10億元。
碳碳復合材料的應(yīng)用和開發(fā)已成為提升我國碳纖維技術(shù)水平的途徑。由于西方發(fā)達國家對中國出口高端碳纖維技術(shù)的封鎖，中國只能繼續(xù)擴大碳纖維材料的應(yīng)用，并在使用過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而推動碳纖維技術(shù)的提升。碳碳復合材料生產(chǎn)工藝對碳纖維的性能要求很高。在國產(chǎn)碳纖維原料逐步替代進口碳纖維產(chǎn)品的過程中，國產(chǎn)碳纖維的工藝問題也逐漸暴露出來，因此國產(chǎn)碳纖維廠家可以改進自己的生產(chǎn)工藝。
中國碳碳復合材料已經(jīng)從軍用航空應(yīng)用拓展到工業(yè)領(lǐng)域。以博云新材、金博科技為代表的碳碳復合材料龍頭，成功承擔了中國大飛機C919剎車副的生產(chǎn)。碳碳復合材料憑借其優(yōu)異的性能和性價比優(yōu)勢，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用空間逐漸發(fā)展起來。而光伏半導體行業(yè)和工業(yè)熱處理行業(yè)有望成為碳碳復合材料大規(guī)模應(yīng)用的突破口。
中國光伏發(fā)電裝機規(guī)模的快速增長和光伏產(chǎn)業(yè)固有的成本壓力給碳碳復合材料的應(yīng)用帶來了發(fā)展機遇。中國已成為全球第三大光伏發(fā)電裝機市場。2014年，中國新增并網(wǎng)光伏發(fā)電1.06萬兆瓦，約占全球新增容量的25%。全國光伏并網(wǎng)發(fā)電累計裝機容量28050兆瓦，同比增長60%。
2015年1-6月，全國光伏發(fā)電裝機達到35,780 MW，仍保持高增長態(tài)勢。
高溫熱處理領(lǐng)域節(jié)能升級給碳碳復合材料帶來發(fā)展機遇。高溫熱處理是機械加工的四大基本工序之一，它能保證和改善工件的各種性能，如強度、硬度、塑性、韌性、耐磨性和耐腐蝕性。汽車工業(yè)中70%-80%的零件需要熱處理。在鐵路行業(yè)，機車、車輛和鋼軌都需要熱處理。由于熱處理過程耗電量巨大，約占機械制造業(yè)總耗電量的25-30%，使用碳碳復合材料等新型保溫材料將顯著降低熱處理過程的能耗水平。目前，我國低能效的傳統(tǒng)加熱爐比例超過60%，而優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的可控氣氛爐和真空爐比例不足40%，而歐美、日本等先進工業(yè)國家高效加熱爐比例超過80%。
