有一種材料,比羽毛輕,卻比鋼鐵硬,集密度低、強度高、耐腐蝕、耐高溫等諸多優點於一身,素有“黑黃金”的美譽,這種材料就是碳纖維。眼下,它不僅被用來造火箭、飛機、列車、橋樑,我們騎的自行車、穿的跑鞋、用的球拍、戴的眼鏡,越來越多的生活用品當中也有了它的身影。從“高端裝備”到“大衆消費”,碳纖維給我們的生活帶來了哪些改變?
總檯記者 李棟:這兩款自行車,造型基本相同,但因爲材質差異,重量大不一樣。這一款國產碳纖維自行車,它的車架部分重量僅僅不到700克,非常輕盈。而另一款自行車,它的車架是由鋁合金材質構成,相對於700克而言,它的重量重了接近3倍。更加輕盈的碳纖維自行車也帶來了更好的騎行運動體驗。
在以前,一輛碳纖維自行車動輒幾萬元起步,有的甚至高達十幾萬元,讓不少人“望而卻步”。而現在,記者注意到,市面上推出了越來越多的千元級車型,吸引了許多消費者前來選購。
碳纖維材料助力體育運動裝備新升級
碳纖維自行車,不僅能滿足奧運會等專業賽事的要求,隨着價格不斷降低,也讓越來越多普通消費者享受到騎行性能的提升。它是如何做到物美價廉的?還可以用在哪些體育裝備上呢?
記者來到智能碳纖維自行車生產車間時,工人們正在組裝線和塗裝線加緊趕製訂單。工作人員告訴記者,通過自主創新和技術攻關,企業不僅掌握了從原絲碳化到預浸料生產等先進的碳纖維工藝,還把碳纖維複合材料的衝擊強度提升了30%。隨着工藝的改進,產能也在持續擴大,形成了國產品牌的成本優勢。
不只是自行車,碳纖維材料還可以用來建設智能健身驛站,集成體質檢測、力量訓練等功能,指導市民科學健身。有了碳纖維材料的加持,設備不怕“風吹日曬”,耐候性提升至10年以上。
科技突破 碳纖維材料“飛入尋常百姓家”
碳纖維雖然性能優異,但是成本高昂,這一度讓它與普通百姓的生活遙不可及。但如今,碳纖維已經從“按公斤賣”變爲“按噸銷售”,這又是如何做到的?
在中石化上海石化工廠內,碳纖維生產線正在高效運轉。這裏不僅是國內少數具備完整碳纖維生產能力的企業之一,更是率先實現了從原絲到碳纖維全流程國產化的生產基地。
碳纖維的生產始於原絲,原絲的成本佔總成本的四到五成。作爲碳纖維的“起點”,原絲的質量直接影響最終產品的性能。然而,長期以來,高端原絲的核心技術被國外壟斷,導致國內碳纖維產業受制於人。
原絲需經過預氧化、碳化等複雜工序才能變爲碳纖維,這一過程能耗極高。爲節能降本,團隊自主研發出國內首套大絲束氧化、碳化設備,創新性地實現了能源循環利用。
通過規模化生產、智能化操作以及熱能回收利用等措施,成功將碳化過程中的電耗降低了25%左右,推動碳纖維從“按公斤賣”到“按噸銷”的轉變。
在生產線上完成的碳纖維產品,還需經過嚴格的性能測試。在實驗室,記者見到了剛剛生產出來的碳纖維,正在進行強度測試。
技術突破,讓曾經每噸20萬元左右的T300級碳纖維,如今價格僅6萬元左右,降幅達70%。產能釋放與規模化效應,讓碳纖維從航天材料等高端領域“飛入”民用領域。用得起、用得上碳纖維的行業越來越多。數據顯示,2024年,我國碳纖維市場規模約171.4億元,產量同比增長8.16%,出口同比增幅達119.9%,在全球市場的競爭力顯著提升。
應用不斷拓展 碳纖維材料帶來更多新機遇
曾經的“航天專屬”,現在變成了“民品神器”,碳纖維材料應用場景不斷拓展,也給更多行業帶來了新機遇。
如今的碳纖維材料,已經應用在20多個行業和領域。
在建築領域,老房子貼層碳纖維布就可以加固,甚至提升建築抗震等級。
一根碳纖維魚竿,可以拉動近3噸重的小型汽車,強度是普通魚竿的一倍,重量減輕了一半。
一臺電動垂直升降飛行器,機身材料超70%用的是碳纖維複合材料,航程可以增加15%到20%。預計到2030年,電動垂直起降飛行器領域對碳纖維的需求將增至1.17萬噸,形成超百億級的新興市場。
新材料帶來大機遇。十年前,高端碳纖維90%依賴進口,如今國產化率已突破76%。越來越完備的產業鏈和技術支撐,不斷拓寬關於“碳纖維”的想象力。