中国粉体网讯 近日，中国建材万吨碳纤维生产基地在西宁正式投产，项目总投资50亿元，首批碳纤维产品能达到国内领先的T700及T800级水平，这种强度的碳纤维适用于压力容器、光伏等多个产业领域。碳纤维强度是钢的7到10倍，密度是钢的1/4，还有抗疲劳、强度高等性能，因此被称为21世纪的“黑黄金”。西宁碳纤维生产线的销售负责人表示，现在属于供不应求的状态，到今年年底的订单基本已经订完了，现在明年的订单已经开始了。
（图片来源：中央财经《正点财经》）
早在上世纪50年代初期，碳纤维材料作为军用物品制作原料出现，随着科学技术的不断提升，碳纤维制作用品逐渐实现在航空领域以及生活用品中，并且还渗透进了能源生产、交通、工业与农业生产中。基于此，在我国社会不断发展的如今，碳纤维在国家战略新型材料的研发与使用中具有颇高的地位，享有“材料之王”的称号。2020年，中央政府提出了“以国内大循环为主的双循环新发展格局”。如果在材料（碳纤维）与应用两端有所突破，整个产业及产业链就可实现“以国内大循环为主的双循环新发展格局”。
一、碳纤维分类
根据碳纤维原料的来源，碳纤维可大致分为：以沥青为原料的沥青基纤维、以黏胶为原料的粘胶基纤维和以聚丙烯腈为原料的聚丙烯腈(PAN)基纤维。
1.1沥青基纤维
沥青的来源为煤炭和石油，如果可以把沥青加工成高附加值的沥青基碳纤维，则可以大大的保护环境。沥青基碳纤维的应用广泛，由于尺寸稳定性好，沥青基碳纤维织物与氰酸酯树脂组成的复合物热膨胀系数很小，可以用作制作人造卫星材料和其他精密材料;此类碳纤维具有耐磨、强度高、耐疲劳，可以应用于制作制动材料;并且受力变形小、导热率良好、预热不容易膨胀等性能，被广泛应用在文化、吸附剂等民用领域。
1.2粘胶基纤维
1.3聚丙烯腈基纤维
作为碳纤维中用途最广、用量最大、性能最好的纤维，聚丙烯腈(PAN)基碳纤维在碳纤维的生产中占有绝对优势。经过大量的研究数据发现90%以上的商用碳纤维都是由聚丙烯腈原丝纤维碳化得到的。其制备过程大体包括以下几步：聚合、纺丝、预氧化、碳化、表面处理和碳纤维的形成等步骤，在生产中，还有最后一步成品的加工。PAN基碳纤维有着广阔的应用前景，随着PAN碳纤维生产价格的降低，其在工业领域范围的应用将会越来越广。
二、碳纤维的应用领域
2.1宇航领域
宇航领域中，碳纤维的重量轻，刚性比较好、整体稳定性和散热性能比较好，所以碳纤维很早就被用于人造卫星中了。由于碳纤维耐高温被用于航空火箭的发动机的壳体和喷管上，并且运用到卫星的天线、构架、卫星和火箭的结合部分、太阳能的底板上。
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2.2航空领域
航空业的发展，与机体材料、结构材料、发动机材料，以及各类组件材料的创新化应用密不可分。使用先进材料，是实现飞机高性能、轻量化、高可靠性、长寿命、低成本的重要保障。碳纤维作为民用飞机和军用飞机的传统应用领域。比如空客A380飞机35t材料中的碳纤维复合材料约占20% 以上，这其中包含机尾组件和受压舱壁、中央翼盒。在新一代的飞机中碳纤维复合材料以及在中小型喷气飞机中的碳纤维需求明显在增加。
2.3土木建筑领域
由于碳纤维成本降低以及复合材料制造技术得迅速发展，碳纤维复合材料在土木建筑领域得到广泛应用。碳纤维水泥基复合材料是指以水泥基材料为基材，添加碳纤维材料或者其改性材料的复合材料。与普通的水泥基材料相比，碳纤维水泥基复合材料的抗压强度、抗拉强度和抗折强度等都有很大程度的提升。因此碳纤维水泥基复合材料广泛被用于建筑结构承载材料，还可以用于道路、桥梁、楼房等大型水泥基结构的无损检测。中国拥有着广大的土木建筑市场，未来碳纤维被用作混凝土等建筑结构材料，将有很大的发展市场。
2.4工业领域
2.5交通运输领域
针对交通运输行业中的碳纤维应用，主要寄希望于汽车行业的大力推广使用，如：在汽车轻量化的趋势下，使用碳纤维复合材料的储气瓶，重量能比钢瓶减少70%左右。目前碳纤维在汽车构件方面，已经广泛应用于汽车行业的传动轴、刹车片、尾翼和引擎盖。只是目前碳纤维的价格还比较偏高，现在主要是用在豪华车型上，但预计未来将在大众车型中推广。随着今后碳纤维价格的降低，将会很大程度上缩小钢价和碳纤维两者间价格的差距，预期将有更多碳纤维应用于汽车的许多部件和结构材料上，碳纤维在汽车构件上存在潜在的大市场。
2.6能源领域
碳纤维复合材料是一种新兴的复合材料，随着风电领域的飞速发展，被越来越多的用于制作风力发电机的叶片中。碳纤维复合材料具有很好的模量、导电性能、且比重小，不仅可以解决传统风电叶片质量过重，减轻叶片对主机和塔筒负荷过重的难题，还可以大大降低企业的运输和安装成本，增加经济效益。碳纤维刚性性能较好，将碳纤维加入到风电叶片中，在满足叶片长度需要的同时，可以大大增强叶片的刚度，降低叶片碰到塔筒发生故障的频率。碳纤维复合材料用于风电叶片中，顺应了社会的发展。
2.7体育休闲领域
在亚洲，用于制造运动休闲产品的碳纤维比世界上任何其他地区都多。特别是在中国，碳纤维越来越多地用于制造管状复合材料物体，如高尔夫俱乐部和网球拍，其他体育用品包括钓鱼杆、箭头、滑雪装备、赛车、自行车架、球拍、棒球棒和运动墙。另外，欧美这些年一直流行健康、绿色出行，对电动自行车也有较大的需求增长。
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三、未来碳纤维的发展趋势
碳纤维复合材料产业实现快速、规模化的发展，需要先进、完整的产业技术体系和工艺设备的支撑，应重点发展碳纤维大规模工业化生产，其未来的发展趋势：
（1）从碳纤维的市场角度来说，碳纤维虽然性能优越，但价格过高，无法大规模取代现用的工程材料，如何取得相对较低的生产成本，成为碳纤维今后发展的方向。
（2）碳纤维的应用从航空航天领域不断扩展到生活中的其他领域，逐渐适应了市场的需求，进而实现了不断地自主创新，在产品研发上，要不断向自主品牌过渡。
（3）坚持自主创新是发展我国碳纤维的唯一出路。目前，碳纤维的研发在我国很多高校、研究院的实验室中，无论在小试上还是在中试上，都有很突出的研究成果，如何将这些研究成果实现产业化，从根本上解决产业化与碳纤维之间存在的问题，为国产碳纤维寻找技术上的突破是今后碳纤维的发展方向。
参考文献
1、谭媛、韩香等. 碳纤维材料的应用研究进展
2、胡春燕、王芳丽等. 碳纤维技术发展及应用分析
3、中国纺织报. 国产碳纤维“飞天”征途加速
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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