近年来,一批蓬勃发展的新兴产业,正在以势如破竹的速度,成为构筑现代化产业体系的新支柱。其中,作为先进制造业的“底盘技术”,新材料是支撑高端装备和重大工程不可或缺的物质基础。
据测算,今年1至9月,新材料产业总产值超过5万亿元,保持两位数增长。加速爆发的新材料,究竟“新”在何处?和传统材料相比,又有怎样的过人之处?
赛场上,它助力运动员刷新纪录;生活中,它让轻装上阵成为习惯;太空里,它向金属材料发起凌厉冲击。它,就是碳纤维。一束筷子粗细的T1000级碳纤维,足以拉动两架C919国产大飞机。世界上具备碳纤维研发和规模化生产能力的国家屈指可数,中国便是其中之一。
中复神鹰碳纤维股份有限公司副总经理 陈秋飞:5毫米宽的一束碳纤维,里面包含了12000根单丝。今年刚刚实现量产的T1100级的碳纤维和实验室的突破不一样。只有批量稳定化生产,质量才稳定,才可以满足航空航天等大量工业化应用的需求。
2021年,我国首次成为全球最大的碳纤维生产国;2022年,国产碳纤维用量首次超越进口量。今年五月,全球单体最大年产2.5万吨高性能碳纤维项目,在西宁全面投产。随着国产化碳纤维大规模生产,曾经被进口限制推高的价格应声回落,受限于成本的需求大量释放。
像滑雪场一样开阔的一片区域,是一支海上风电叶片的内腔,这支叶片的长度达到了123米。而悬在空中的是正在吊装的主梁,主要由碳纤维制造而成,主梁在叶片中的作用相当于人的脊梁。
一支叶片的碳纤维用量大约在10吨左右,碳梁占风机叶片重量的五分之一,成本则占到三分之一以上。
铺在巨大的风机叶片中,像海苔片一样薄薄一层的碳梁,实际上最厚的地方是由十几层的碳板组成。一块重约一千克的碳板,其碳纤维含量达70%以上。今年以前,这家工厂一直使用进口碳纤维,一块碳板的价格在150元左右。工厂从今年开始使用国产碳纤维,成本下降了一半。
成本降低让企业有了更多选择,产品也有了更多可能。
中材科技风电叶片股份有限公司研发总监 李成良:我们现在量产的120米级海上风电叶片,是全球最长的海上风电叶片,限制叶片长度进一步增加的主要因素是重量。现在叶片采用的是普通模量的碳纤维,如果采用更高性能的碳纤维,可以使叶片的重量进一步减轻,叶片将来有可能做到更长。
对于日后碳纤维的供应和价格,李成良从上游供应商那里得到了信心。
即便风电叶片已经是碳纤维用量最大的行业之一,但目前碳纤维也只用在了海上风电叶片的主梁上,李成良的团队正在计划将更高性能的碳纤维用到更多关键部件中,并尝试在陆地叶片上使用碳纤维,而陆地风电叶片的市场规模,大约是海上的十倍。