碳纤维在低空领域的应用正日益扩大

详细介绍

碳纤维在低空领域的应用正日益扩大,得益于其轻质、高强度的特性,成为低空飞行器制造中的关键材料。
无人机
应用实例:碳纤维复合材料在无人机结构件的制造中得到了广泛应用,使用量占其结构总量的60%~80%,可使机体减重25%以上。
优势:碳纤维复合材料具有质量轻、强度高、耐疲劳等优点,能够极大地改善和提高无人机的性能。碳纤维在低空领域的应用正日益扩大(图1)


预计全球领域航空航天碳纤维需求将从2022年的2.01万吨增长至2025年的2.82万吨,2022-2025年复合增长率为12%。此外,随着国内高品质碳纤维不断突破和放量,以及下游军工、卫星互联网、AI等领域不断发展,卫星、火箭、机器人等有望成为碳纤维新的需求增量。


“十二五”规划提出重点围绕聚丙烯氰基碳纤维技术开展技术提升;“十三五”规划时期将高性能碳纤维列入高端材料;“十四五”规划提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用,包括航空航天 、风力和光伏发电 、海洋工程及环境保护等领域,为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环境。


碳纤维是一种性能优异的纤维材料,经过原丝生产和碳丝生产两大步骤制造而成,主要的生产设备有氧化炉、低温碳化炉、高温碳化炉等。碳纤维最早起源于1879年,经历了一个多世纪的发展现在广泛应用于航空航天、体育用品、风力发电、压力容器等多个领域。碳纤维的主要优点是强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等特性,按照不同的分类方式可分为小丝束、高强型、PAN(聚丙烯腈)基等多个种类。#碳纤维# #复合材料#


1.风电领域
在风机大型化背景下,叶片轻量化是必然趋势。由于碳纤维具备高比强度及高比模量的特殊性能,其在叶片中的应用可以在保证叶片强度的同时降低重量,实现更大扫风面积和更小的机组负荷,提升机组的发电效率。因此相较于玻璃纤维,碳纤维是更为理想的叶片材料。
2.航空航天领域
碳纤维材料由于自身结构轻量化、耐用性良好,被广泛运用在机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等。此外,碳纤维还可用于推进系统中的燃料储存、气瓶和火箭推进器等,
3.体育休闲领域
碳纤维由于具有高强度和低重量的特点,在体育休闲领域也有广泛应用。例如,制造高端自行车车架和滑板、滑雪板等运动装备时常常用到碳纤维材料,这不仅能够提高产品强度和耐久性,还可以减少整体重量,提升运动员的表现。
4.碳/复材领域碳/碳复材是以碳纤维或者石墨纤维为增强体,以碳或者石墨为基体的复合材料,主要应用于刹车盘、航天部件以及热场部件,在单晶硅炉内,主要有碳毡功能材料和坩锅、保温桶、导流通、加热器等用到碳碳复材结构材料。
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碳纤维在低空领域的应用正日益扩大(图2)

完整的碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程。




碳纤维材料具有质轻、强度高、密度小、比强度高、耐超高温、耐腐蚀、热膨胀系数小,导热系数大等优良特性。“轻质高强”是其最主要特色,其抗拉强度和比强度已经大大超过了钢铁,特别适用于各类运输类材料,是制造航天航空等高技术器材的优良材料。











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