Въглеродните влакна стоят като еталон в областта на науката за материалите, приветствани като"Кралят на новите материали"и"Черно злато"за изключителното му представяне в различни индустрии. Това неорганично полимерно влакно, получено от органични влакна чрез високотемпературна пиролиза, не само може да се похвали със здравина 5 до 8 пъти по-голяма от стоманата, но също така тежи само една четвърт повече. Неговата лека, висока якост, устойчивост на висока температура и устойчивост на корозия го правят идеален материал за приложения в авиацията, космонавтиката, строителството и енергетиката, наред с други.

С бързия растеж на вятърната енергия, фотоволтаиците и други нови енергийни индустрии търсенето на въглеродни влакна в Китай непрекъснато нараства.

Преглед на развитието на индустрията за въглеродни влакна

Изключителната производителност на въглеродните влакна се дължи на тяхната уникална структура от въглероден гръбнак, което го прави незаменим стратегически ресурс за националната икономика и отбранителната сигурност. В приложения от висок клас въглеродните влакна играят незаменима роля поради високата си специфична якост, висока специфична твърдост и отлична устойчивост на корозия и умора.

Въглеродните влакна обикновено не се използват самостоятелно, а се комбинират със смоли и други матрици за образуване на композитни материали, като допълнително разширяват обхвата на приложенията си. Технологията на изготвяне на композити от въглеродни влакна е ключов фактор за неговото развитие.

Тези композити имат изключително ниска плътност, около половината от тази на алуминиевите сплави и една пета от тази на стоманата. По този начин компонентите, направени от композити от въглеродни влакна, са много леки, тежащи само 15%-30% от тези, направени от традиционни материали от алуминиева сплав.

Например, въвеждането на BMW на пластмасови материали, подсилени с въглеродни влакна, в електрическите превозни средства от 2014 г., i3 и i8, отбеляза нова глава за въглеродните влакна в масовото производство на автомобили. В областта на електрическите превозни средства, където се преследват леки, висока производителност и енергийна ефективност, композитните материали от въглеродни влакна се очаква да играят още по-голяма роля.

Анализ на веригата за производство на въглеродни влакна

От гледна точка на индустриалната верига, производството на въглеродни влакна започва с извличане на изкопаеми горива като суровини, последвано от поредица от химични реакции и процеси, за да ги превърне в крайна сметка във въглеродни влакна. Тези влакна се преработват допълнително в тъкани от въглеродни влакна, препреги (известни също като междинни продукти) и крайни продукти от композитни материали.

Предпоставката за получаване на високоефективни въглеродни влакна са висококачествени прекурсорни влакна, но свързаните с тях процеси на полимеризация, предене, карбонизация и окисляване са предизвикателство. Нещо повече, трансформирането на прекурсорите на въглеродни влакна в действителни компоненти от композитен материал включва критична стъпка: композитно формоване.

В този процес въглеродните влакна трябва да се комбинират със смола чрез специфични техники за формоване на композитни материали, за да се образува крайният композитен материал. Овладяването на тази поредица от процеси и технологии е от решаващо значение за напредъка в развитието на индустрията за въглеродни влакна.

Пазарна конкуренция и възможности за развитие при въглеродни влакна

Глобалният пазар на въглеродни влакна отдавна е доминиран от няколко държави, като Япония и Съединените щати, с богат опит и напреднали технологии в изследванията, производството и продажбите. По-специално на пазара на малки теглещи средства, няколко големи японски компании са заели водеща позиция.

От изобретяването на базираната на ПАН технология за подготовка на въглеродни влакна в Япония в средата на 20-ти век, Япония и Обединеното кралство станаха пионери в изследването и развитието на тази технология. Навлизайки през 80-те години на миналия век, с пробива в промишленото производство на базирани на ПАН въглеродни влакна, пазарът навлезе в нова фаза на интеграция и придобиване, оформяйки днешната конкурентна среда.

На големия пазар на теглене европейските и американските компании имат по-ясно предимство, като компаниите от САЩ и Германия почти контролират целия пазар. Непрекъснатият ръст на търсенето на въглеродни влакна в секторите на вятърната енергия, автомобилостроенето и търговската авиация допълнително затвърди водещата позиция на компании от САЩ и Япония на световния пазар.

С промяната в глобалното търсене на въглеродни влакна и възхода на китайски местни предприятия, местното заместване се превърна в нова тенденция. Водещи местни компании, като Джилин химически фибри, увеличават усилията си за научноизследователска и развойна дейност през последните години.

Тъй като процесът на местно заместване се ускорява, китайските производители се очаква да срещнат нови възможности за развитие в индустрията с въглеродни влакна.

Заключение

Тъй като търсенето на високоефективни, леки материали продължава да расте в световен мащаб, пазарът на въглеродни влакна преживява бурно развитие. Особено в космическата област, прилагането на композити от въглеродни влакна се превърна в решаващо средство за подобряване на производителността на самолетите и намаляване на потреблението на енергия. В автомобилната индустрия въглеродните влакна се използват все повече в производството на високопроизводителни спортни автомобили и електрически превозни средства за подобряване на ефективността на превозното средство и изживяването при шофиране.

Освен това, с нарастващия акцент върху опазването на околната среда и бързото развитие на възобновяемата енергия, търсенето на въглеродни влакна в сектора на вятърната енергия също нараства.

Струва си обаче да се отбележи, че развитието на индустрията за въглеродни влакна е изправено пред предизвикателства, включително относително високата цена на производството и незрелите технологии за рециклиране и повторна употреба, които оказват известен натиск върху околната среда. Следователно намаляването на производствените разходи и подобряването на степента на рециклиране са ключови задачи за развитието на индустрията за въглеродни влакна.

Като цяло, като представител на нововъзникващите материали, въглеродните влакна играят роляважна роля в областта на производството на нови материали, с огромен потенциал за бъдещ растеж. Неговите приложения не се ограничават до подобряване на възможностите на високотехнологичните сектори, но също така включват значителен принос към устойчивостта и подобряването на ефективността в различни индустрии. Тъй като светът се движи към по-екологични решения и по-ефективно използване на енергията, въглеродните влакна стоят в челните редици на този преход, предлагайки иновативни решения, които комбинират производителност с отговорност към околната среда. Продължаващото развитие и приемане на въглеродни влакна и техните композити са настроени да предефинират индустриалните стандарти, превръщайки по-леките, по-здрави и по-издръжливи продукти в реалност за световния пазар. Тази динамична траектория на растеж подчертава значението на продължаващите изследвания, инвестиции и сътрудничество в индустрията за въглеродни влакна, за да отключи пълния си потенциал и да се справи с предстоящите предизвикателства, като гарантира, че въглеродните влакна продължават да бъдат ключов играч в революцията на новите материали.