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碳纤维在航天领域的应用

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2014-05-12【

 如今我国化纤供应总量的问题已经解决,业界已厌倦在常规品种上打价格战,企业的眼光自然投向高收益、高回报的碳纤维等高新技术纤维生产领域。这种空前的热情势必成为中国碳纤维产业化全面提速的强劲动力。其实,中国对碳纤维的研究从20世纪60年代就已开始,但国内至今没有一个千吨级以上的碳纤维生产线,还未形成真正的产业化。

本文来自123

航空航天领域是世界碳纤维的传统市场,根据世界第二大碳纤维生产商———日本东邦公司的预测,航空器中碳纤维复合材料的使用量未来几年将以年均12%的速度继续增长,估计将从2007年的6820吨增加至2010年是的10000吨以上,2012年可达13000吨。

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截至2007年12月,空客a380收到了189个订单。a380为大型喷气式客机,其结构(包括主要结构)使用了22%的碳纤维复合材料。截至2008年1月中旬,波音公司宣布b787订单达到857架。b787中碳纤维/环氧预浸料的唯一供应商是东京的东丽公司(toray),两家公司已经就torayca预浸料签订了长达18年的供应合同。一直到2021年。据报道,787主要结构的合同价值高达20.3亿欧元(30亿美元)。 本文来自123

新型超大型客机———空中客车a380和波音787,均大量使用环氧树脂浸渍碳纤维或碳纤维增强塑料(cfrp)作为主要的结构材料。空中客车a380已在2007年10月投入商业服务,波音787计划在2009年进入商业运营。碳纤维复合材料约占a380飞机35吨结构材料中的20%以上,包括中央翼盒、机尾组件以及压舱壁;波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料,包括主机翼和机身。金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量,而且还可以保证不损失强度或刚度,大大提高了燃油经济性。新一代的客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。空中客车公司日前宣布,碳纤维复合材料将在新一代喷气式客机a350xwb中用于主机翼和机身材料。

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碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。例如,三菱重工计划利用碳纤维复合材料制作新一代支线喷气客机mrj主机翼和尾部组件,该机型预计在2013年进入市场。

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风能发电成本低廉,已成为人类开发新能源的重要领域。预计未来5 年,风能发电的市场需求将以每年15%~20%的速度增长。近年来,虽然风力发电产业发展很快,但风力发电装备的关键部件(叶片)多使用玻璃纤维增强材料(gfrp)制造,难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求。cfrp材料在叶片上的应用,无疑将促进风能发电产业的发展。就风能系统而言,丹麦风机生产商维斯塔斯(vestas)预测,到2020年全球的电力消耗量中,风电的份额最高将达到10%。该公司在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维,目前为止已经安装了将近3.4万套的风机系统。西班牙gamesa公司宣称,去年1月,在全球已收到超过8000mw的风力发电机订单,其中3000mw已经安装完毕。 123,123

风电应用将推动大丝束(24k)碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资。碳纤维在风机叶片中的应用到 2010年将成为继航空航天后的第二大应用。欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全球风机装机容量的增长速度正在加快,高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。2008年,新的风机装机容量大约为19000mw。如果风机的平均容量为2.5mw,那么就需要安装7600台风机。叶片数量预计为22800片。

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碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。据介绍,碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用,虽然现在主要是用在豪华车型,但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标在2010年代中期以前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。 123456

日本政府亦支持该项计划,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1,850万美元)。目前碳纤维价格仍高,但随着钢价持续上扬,将可缩小两者间的差距.而采用碳纤维材质,将可改善车辆的燃料效能,并使二氧化碳排放减少30%.

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