到2025年中國高鐵里程將超過3.8萬公里 “十四五”碳纖維材料市場應(yīng)用潛力巨大

• 2021年7月5日 WuYaNan來源：互聯(lián)網(wǎng) 430 21
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目前，國外纖維復(fù)合材料已在航空、船舶、汽車、體育用品等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成熟運用，技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，在材料設(shè)計結(jié)構(gòu)、制造工藝、服役性能及維護(hù)等多方面積累的豐富經(jīng)驗，為CFRP在高速列車領(lǐng)域的應(yīng)用提供借鑒。

碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化和石墨化處理而得到的微晶石墨材料，碳纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、耐疲勞、抗腐蝕、導(dǎo)熱和導(dǎo)電等特性，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。

目前，國外纖維復(fù)合材料已在航空、船舶、汽車、體育用品等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成熟運用，技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，在材料設(shè)計結(jié)構(gòu)、制造工藝、服役性能及維護(hù)等多方面積累的豐富經(jīng)驗，為CFRP在高速列車領(lǐng)域的應(yīng)用提供借鑒。那么，當(dāng)前碳纖維材料再高鐵市場應(yīng)用現(xiàn)狀如何?

在高速列車應(yīng)用研制過程中，綜合分析技術(shù)要求、材料性能、工藝、成本等因素，主承載結(jié)構(gòu)優(yōu)先選用碳纖維復(fù)合材料，次結(jié)構(gòu)可采用玻璃纖維復(fù)合材料等材料，局部抗沖擊部位可考慮選用芳綸纖維復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料用于司機(jī)室的制作，與傳統(tǒng)材料相比，可以實現(xiàn)減重30%的目標(biāo)，并且噪音和振動的問題也得到有效地改善。除此之外，碳纖維鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)用于列車的車體制作，與傳統(tǒng)鋁合金車體相比，車體外殼的總質(zhì)量可以降低40%，這對于實現(xiàn)汽車輕量化、提高列車運行速度有著很好的優(yōu)勢，經(jīng)過測試，車體的靜強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度、防火安全性、模態(tài)特性等各項性能指標(biāo)也能完全滿足設(shè)計要求。

在中國碳纖維行業(yè)發(fā)展過程中，國家給予了大力支持，極大地促進(jìn)了碳纖維行業(yè)發(fā)展。企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)也紛紛看好碳纖維行業(yè)的發(fā)展前景，各路資本的大量涌入，為碳纖維行業(yè)帶來了刺激效應(yīng)，使其呈現(xiàn)出前所未有的新熱點和新動態(tài)。同時，碳纖維行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，其并購需求和活躍度也十分明顯。預(yù)計2020年國內(nèi)碳纖維的需求達(dá)33000噸，國內(nèi)對應(yīng)碳纖維材料市場規(guī)模增長至727億元。

中國碳纖維材料在軌道交通運用潛力巨大

當(dāng)前，中國的高鐵建設(shè)正處于繁榮時期，通過多年的努力和積淀，中國已全面掌握高速鐵路的核心技術(shù)，行業(yè)總體水平已躋身于世界先進(jìn)行列。交錯密布的軌道上，高鐵風(fēng)馳電掣般的“中國速度”代表著“中國制造”已經(jīng)走在自主知識產(chǎn)權(quán)引導(dǎo)發(fā)展的道路上。在此過程中，碳纖維新材料的運用不僅推動著高速列車行駛的輕量化，也將帶動高鐵制造業(yè)實現(xiàn)全新的變革，進(jìn)一步提升“中國速度”。

據(jù)了解，碳纖維復(fù)合材料在軌道列車上的專利主要集中在車體、轉(zhuǎn)向架、車外設(shè)備、內(nèi)裝四個方面。其中車體和轉(zhuǎn)向架的開發(fā)和應(yīng)用專利比較多。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2025年，中國高鐵里程將超過3.8萬公里，且現(xiàn)役的高鐵列車超過了2500輛。列車的節(jié)能性、環(huán)保性、舒適性、便利性已成為高鐵列車未來的發(fā)展方向。而碳纖維因其優(yōu)秀的性能越來越受到軌道車輛研制企業(yè)的關(guān)注及采用，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

值得關(guān)注的是：碳纖維復(fù)合材料曾是我國“卡脖子”項目，材料科學(xué)泰斗師昌緒院士2001年1月20日親筆向中央寫信建議，得到中央和國家部委、總裝備部的大力支持，軍融院團(tuán)隊親自參與并完成航空工業(yè)碳纖維復(fù)合材料專業(yè)化整合，實現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維在航空的成功應(yīng)用，縮短了與歐美的差距。

日前，豐田官方正式發(fā)布了2022款SUPRA碳纖維特別版車型的官圖。新車在外觀和內(nèi)飾上采用大量的碳纖維材料進(jìn)行裝飾，使新車看起來更具有戰(zhàn)斗性。動力方面，特別版車型依舊搭載3.0T渦輪增壓直列六缸發(fā)動機(jī)，最大功率387馬力，峰值扭矩500牛米，傳動匹配8速自動變速箱。

碳纖維傳動軸市場應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料的縱向拉伸強(qiáng)度是橫向拉伸強(qiáng)度的20倍，縱向彈性模量是橫向彈性模量的14倍，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠?qū)⑻祭w維復(fù)合材料傳動軸的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度最大化，同時大幅度提高其扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度。目前，國外很多汽車上已經(jīng)開始使用碳纖維復(fù)合材料傳動軸。碳纖維復(fù)合材料汽車傳動軸與金屬傳動軸相比降低了質(zhì)量、簡化了結(jié)構(gòu)、減輕了振動，降低了噪音。

對中國碳纖維材料市場的發(fā)展?fàn)顩r、供需狀況、競爭格局、贏利水平、發(fā)展趨勢等進(jìn)行了分析。報告重點分析了碳纖維材料前十大企業(yè)的研發(fā)、產(chǎn)銷、戰(zhàn)略、經(jīng)營狀況等。報告還對碳纖維材料市場風(fēng)險進(jìn)行了預(yù)測，為碳纖維材料生產(chǎn)廠家、流通企業(yè)以及零售商提供了新的投資機(jī)會和可借鑒的操作模式，對欲在碳纖維材料行業(yè)從事資本運作的經(jīng)濟(jì)實體等單位準(zhǔn)確了解目前中國碳纖維材料行業(yè)發(fā)展動態(tài)，把握企業(yè)定位和發(fā)展方向有重要參考價值。

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