我國碳纖維行業(yè)發(fā)展必須克服的問題：造價成本高

我們都知道碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的四分之一，而碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7至9倍，抗拉彈性模量也鋼高出很多。理論上來講，材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大。在這個點(diǎn)上就已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。但是又因?yàn)樘祭w維的價格昂貴導(dǎo)致普及率低，國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)也有待加強(qiáng)，所以碳纖維在我國的發(fā)展道路還很漫長。

碳纖維應(yīng)用前景廣闊

高科技領(lǐng)域：由于碳纖維復(fù)合材料密度低、剛性好合強(qiáng)度高，成為一種先進(jìn)的航天材料。

飛機(jī)和汽車制造：碳纖維材料現(xiàn)在也成為汽車制造商青睞的材料，在汽車內(nèi)外裝飾中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，重量僅相當(dāng)于鋼材的20%～30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進(jìn)展，并帶來節(jié)省能源的社會效益。

體育休閑用品：體育應(yīng)用中的三項(xiàng)重要應(yīng)用為高爾夫球棒、釣魚桿和網(wǎng)球拍框架。其它的體育項(xiàng)目應(yīng)用還包括冰球棍、滑雪杖、射箭和自行車,同時,碳纖維還應(yīng)用在劃船、賽艇、沖浪和其它的海洋運(yùn)動項(xiàng)目中。

碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)：我國從1997年開始從國外引進(jìn)碳纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，并開始進(jìn)行相關(guān)研究。由于其巨大的技術(shù)優(yōu)勢，近幾年成為了研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。國內(nèi)已有數(shù)十個高校和科研院所開展了此項(xiàng)研究工作，并取得了一批接近國際先進(jìn)水平的研究成果。

碳纖維復(fù)合材料抽油桿：有關(guān)數(shù)據(jù)表明，至2008年有8%～10%更新或新增的抽油桿用碳纖維復(fù)合材料抽油桿取代，共需碳纖維320～420t。預(yù)測至2010年如果按15%的取代量計(jì)算，則碳纖維消耗量可達(dá)624t。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片：世界上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)額定功率越來越大，與其相適應(yīng)的風(fēng)機(jī)葉片尺寸也越來越大。為了減少葉片的變形，在主乘力件如軸承和葉片的某些部位采用碳纖維來補(bǔ)充其剛度。

其他應(yīng)用：碳纖維的應(yīng)用還包括機(jī)器部件、家用電器、微機(jī)及與半導(dǎo)體相關(guān)的設(shè)備的復(fù)合材料的生產(chǎn),可以用來起到加強(qiáng)、防靜電和電磁波防護(hù)的作用。另外,在X射線儀器市場上,碳纖維的應(yīng)用可以減少人體在X 射線下的暴露。

普及率低 需克服造價高問題

然而，碳纖維的最大缺點(diǎn)是價格相對昂貴，是鐵的數(shù)倍到數(shù)十倍，所以在我國普及率低。從工業(yè)生產(chǎn)的角度，碳纖維在紡絲之后，需要經(jīng)過多次牽伸，包括沸水牽伸，高溫蒸汽牽伸，干燥致密化等能耗比較高，聚合紡絲階段的成本占總成本的一半。另外耐火化過程和碳化過程，需要高溫，全天24小時不間斷開爐，能耗非常高。對于T300級別的碳纖維，其生產(chǎn)成本是50-80元/kg。但由于國內(nèi)企業(yè)大部分沒有掌握核心技術(shù)，生產(chǎn)過程中碳纖維性能一致性太差，廢品率太高，成本是國外的2-3倍。而對于高強(qiáng)度的碳纖維或者高模量的碳纖維，對產(chǎn)品的一致性要求更高，一桶水的高度取決最矮的擋板，而1000桶水的高度取決于每一桶水最矮的擋板。以上還僅僅是碳纖維絲的成本，在碳纖維制作成零件過程中，還需要跟基體復(fù)合，因此產(chǎn)品的價格又加一倍。

所以，碳纖維制品價格要想親民，從以下方面著手，大絲束、使用新技術(shù)耐火化設(shè)備、使用新技術(shù)碳化設(shè)備、油劑創(chuàng)新。只有成本親民了，民用才會推廣開來，這樣，碳纖維的價格整體會下降好幾個臺階，碳纖維行業(yè)也會進(jìn)入快速發(fā)展通道。