近幾年，通過系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，我國進(jìn)一步明確了關(guān)鍵基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和任務(wù)，為持續(xù)推動化纖行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、技術(shù)結(jié)構(gòu)升級，以實(shí)現(xiàn)化纖行業(yè)科學(xué)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展提供方向。其中在高性能纖維材料方面，重點(diǎn)發(fā)展高性能碳纖維、對位芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、碳化硅纖維等產(chǎn)品。同時(shí)，要整合新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源，鼓勵(lì)上下游企業(yè)和產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，集中力量重點(diǎn)突破核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

近年來，泉州市積極推進(jìn)“中國制造2025”試點(diǎn)示范城市、國家級自主創(chuàng)新示范區(qū)、國家創(chuàng)新型城市建設(shè)，積極推進(jìn)“數(shù)控一代”、“互聯(lián)網(wǎng) +”等方面工作，著力推進(jìn)紡織化纖產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，制定實(shí)施紡織鞋服產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級路線圖，瞄準(zhǔn)既定目標(biāo)任務(wù)，補(bǔ)短、補(bǔ)缺、補(bǔ)強(qiáng)，精準(zhǔn)推動全行業(yè)健康發(fā)展。 2018年，紡織服裝業(yè)規(guī)上企業(yè) 1179家，年產(chǎn)值超億元企業(yè)616家，約占全部規(guī)上產(chǎn)值的 91.7% ，實(shí)現(xiàn)規(guī)上企業(yè)增加值759.32億元，比增10.6%，占全省紡織服裝產(chǎn)業(yè)的半壁江山，是我國紡織服裝重要生產(chǎn)基地和出口基地。

碳纖維如何助力交通工具輕量化 ?

復(fù)合材料比強(qiáng)度、比剛度高，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)燃油效率提高20%;抗疲勞、耐腐蝕，可以增進(jìn)結(jié)構(gòu)效率，在民用飛機(jī)上已有大量應(yīng)用，其在民用飛機(jī)主結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用需求引領(lǐng)了航空復(fù)合材料研究和發(fā)展的趨勢，可提高飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性，故復(fù)合材料和其他新材料的研究也越來越重要。

但是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的各向異性和脆性特性使得其在受載變形、損傷機(jī)理和破壞形式等方面與常規(guī)的金屬材料都有顯著差異。復(fù)材本身具有的有各向異性力學(xué)性能，給設(shè)計(jì)分析工作帶來困難。相比傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，帶來了一系列待突破的關(guān)鍵技術(shù)，如連接分析、穩(wěn)定性、損傷容限、適墜性、大開口、閃電防護(hù)、防火耐燃、防除冰、層間分析等。

因此，他認(rèn)為，未來飛機(jī)設(shè)計(jì)將采用突破性的機(jī)身和推進(jìn)技術(shù)，減少氣動阻力，節(jié)約燃料;注重提高安靜環(huán)保性、舒適性; 以超音速、超高音速飛行，結(jié)構(gòu)高溫效應(yīng)明顯。這就需基于先進(jìn)材料的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如功能復(fù)合材料要求更輕、更耐損、更耐高溫 ;隨著計(jì)算機(jī)性能提高，將實(shí)現(xiàn)總體、氣動、結(jié)構(gòu)、材料在同一框架下綜合優(yōu)化等。

當(dāng)前，高鐵面臨兩個(gè)最大的困境，一是保證安全，這就要解決沖擊，提高耐疲勞、耐腐蝕。二是提高效率，同樣的車?yán)嗟某丝?，讓車更輕一點(diǎn)，這就需要做輕量化的解決方案。

軌道車輛未來的發(fā)展是要追求高速、高效、綠色、智能，研制時(shí)速600公里高速磁浮、時(shí)速400 公里以及上動車組、雙層動車組，這些都需要更輕更強(qiáng)的材料?？傊暂p量化為核心的綜合解決方案，是未來技術(shù)的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)解決與強(qiáng)度、剛度、疲勞、腐蝕、噪聲及防火等各性能矛盾，尋找平衡—結(jié)構(gòu)優(yōu)化，材料優(yōu)化，一體化優(yōu)化 ;同時(shí)要提效能，以應(yīng)對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與材料日益突顯的瓶頸，材料需輕量化、減沖擊、提載重、高耐候、高可靠、高可用、高壽命、少維護(hù)。這將為 CFRP技術(shù)應(yīng)用推廣提供難得的契機(jī)。

基于此，他建議行業(yè)主管部門加強(qiáng)CFRP復(fù)材產(chǎn)業(yè)推進(jìn)及協(xié)調(diào)力度，相關(guān)企業(yè)與機(jī)構(gòu)有序推進(jìn)，提高生存及發(fā)展能力; 積極爭取高鐵CFRP 應(yīng)用技術(shù)的國家項(xiàng)目，爭取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究、整車研制及示范工程項(xiàng)目盡早立項(xiàng)。他認(rèn)為，CFRP復(fù)材以其輕量化、高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐高溫等性能優(yōu)勢，可解決高速列車面臨的諸多技術(shù)問題，經(jīng)長期科學(xué)探索，必將克服各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)困難，得到廣泛應(yīng)用。

與傳統(tǒng)車身材料相比，碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及良好的耐腐蝕性能等特點(diǎn)，在汽車領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，如車身、底盤、內(nèi)飾、外飾、動力系統(tǒng)等。目前，碳纖維的應(yīng)用車型主要有寶馬I3/I8、奔馳 SLK200碳纖維限量版、通用科爾維特、福特 GT2016、奧迪新版Q6e-TRON 等。

碳纖維產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用有六大優(yōu)點(diǎn)：一是車身輕量化，碳纖維密度低，比低碳鋼減重50 %，比鎂/ 鋁合金結(jié)構(gòu)減重達(dá)30%; 二是集成度高，造型自由，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)流線型，曲面成本低，可減少零部件種類和工裝投入;三是顛覆生產(chǎn)流程，模壓和粘接工藝代替沖壓和焊接，節(jié)約生產(chǎn)線及模、夾具的投入 ;四是汽車可靠性好，碳纖維高的疲勞強(qiáng)度 (可達(dá)設(shè)計(jì)載荷的70%~80%) ，使車身可靠性有較大提升;五是汽車舒適度好，更高的振動阻尼，對汽車整體降噪效果提升顯著，舒適性更佳 ;六是汽車安全性高，汽車減重以后重心下降，提升操作穩(wěn)定性，碰撞吸能能力為鋼的 6~7倍，鋁的3~4倍。

基于此，他詳細(xì)介紹了碳纖維材料及產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)路線的選擇，包括材料選型、工藝制造、后處理成本等方面。值得一提的是，他指出可以從尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化四個(gè)方面對碳纖維材料及產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

面對日益嚴(yán)峻的油耗法規(guī)，世界各國車企都在采取積極的措施以推動汽車產(chǎn)品的節(jié)能減排，以燃油汽車為例，通過輕量化使得整車減重10%，可降低油耗6%~8% 、排放減少10% 、制動距離減少5%、加速時(shí)間減少 8%、加速時(shí)間減少8%、輪胎壽命提高 7% ，疲勞壽命顯著提升，并且更能提升整車安全性能。

2018年全球汽車輕量化市場7172億，預(yù)計(jì) 2020年全球汽車輕量化市場將達(dá)到 12416.6億。未來三年，中國汽車輕量化市場將達(dá)到5000 億，其中新能源汽車輕量化市場350億。那么，實(shí)現(xiàn)新能源汽車輕量化技術(shù)的路徑是什么 ?國際汽車輕量化綠色科技聯(lián)盟執(zhí)行會長陳平生認(rèn)為，需要更安全、更節(jié)能、更環(huán)保、智能制造模塊化集成，通過零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與 CAE模擬分析、高強(qiáng)輕量化材料及先進(jìn)制造技術(shù)量化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)車型的輕量化。此外，他還介紹了先進(jìn)復(fù)合材料在新能源量產(chǎn)車型上的幾種應(yīng)用案例，并指出，通過碳纖維復(fù)合材料技術(shù)安全評價(jià)體系、共性技術(shù)平臺、產(chǎn)品線協(xié)同創(chuàng)新開發(fā)機(jī)制的建立，低成本碳纖維復(fù)合材料在汽車結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域?qū)⒂瓉韽V闊的市場開發(fā)前景。

碳纖維在能源、制造業(yè)等領(lǐng)域有哪些應(yīng)用進(jìn)展 ?

葉片是風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部件，涉及結(jié)構(gòu)、氣動、工藝等領(lǐng)域。葉片的長度和風(fēng)機(jī)的功率成正比，功率越大，葉片越長。由于現(xiàn)有材料不能很好滿足大功率風(fēng)力發(fā)電裝置的需求，玻璃纖維復(fù)合材料性能已經(jīng)趨于極限，因此，在發(fā)展更大功率風(fēng)力發(fā)電裝置和更長轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，采用性能更好的碳纖維復(fù)合材料勢在必行。而當(dāng)葉片超過一定尺寸后，碳纖維葉片反而比玻璃纖維葉片便宜，因?yàn)椴牧嫌昧?、勞動力、運(yùn)輸和安裝成本等都下降了。

基于此，江蘇澳盛復(fù)合材料有限公司技術(shù)總監(jiān)嚴(yán)兵詳細(xì)對比了幾種碳纖維風(fēng)電應(yīng)用方式，包括大克重預(yù)浸料、碳纖維織物、加固碳板等，同時(shí)列舉了幾種國內(nèi)外碳纖維風(fēng)電應(yīng)用實(shí)例。他認(rèn)為，綜合考慮風(fēng)電機(jī)組的全生命周期，碳纖維的應(yīng)用前景將更加廣泛。但是我們還需要正確看待碳纖維材料在應(yīng)用中存在的問題，未來將研究重點(diǎn)放在大絲束碳纖維、工藝創(chuàng)新、熱塑性碳纖維復(fù)合材料葉片、碳纖維復(fù)合材料的回收等方面。

碳纖維纏繞氣瓶的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：航空航天用高壓氣瓶、呼吸器用氣瓶、車用氣瓶、運(yùn)輸用氣瓶等，并已經(jīng)有了商業(yè)化應(yīng)用，如2008年奧運(yùn)會車用儲氫氣瓶、2010 年上海世博會車用儲氫氣瓶以及 2016年上汽榮威950 70MPa國內(nèi)唯一乘用車應(yīng)用等。

沈陽斯林達(dá)安科新技術(shù)有限公司董事長姜將主要介紹了70MPa車用Ⅲ型儲氫瓶、70MPa 車用Ⅳ型儲氫瓶的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用優(yōu)勢，并分析了復(fù)合材料氣瓶健康監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀。在工作狀態(tài)安全評價(jià)監(jiān)測方面，利用微納傳感器監(jiān)測復(fù)合材料壓力容器在自緊、水壓、沖擊、爆破試驗(yàn)及工作過程中的狀態(tài)，預(yù)期得到 COPV內(nèi)襯和碳纖維復(fù)合材料層的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) ;在全壽命健康監(jiān)測方面，利用微納米傳感器監(jiān)測復(fù)合材料壓力容器在全壽命使用周期內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，預(yù)期實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料壓力容器的健康狀態(tài)判定。

中國制造業(yè)有巨大潛在市場，有望引領(lǐng)輕量化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任余木火認(rèn)為，輕量化復(fù)合材料在制造業(yè)應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展主要有以下幾個(gè)趨勢：一是全球碳纖維、芳綸不斷擴(kuò)產(chǎn)能，成本不斷下降;二是碳纖維、芳綸制造技術(shù)不斷進(jìn)步，成本不斷降低 ; 三是碳纖維、芳綸性能不斷提高;四是復(fù)合材料自動化量產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅猛; 五是各行業(yè)開始嘗試使用復(fù)合材料，在中國，風(fēng)電、大型客機(jī)、高鐵汽車( 氫氣瓶、電池盒、傳動軸、輪轂、板簧)、建筑、海洋、化工等行業(yè)已走在應(yīng)用前列 ;六是針對目標(biāo)零部件，研發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈低成本化技術(shù)體系，將給予細(xì)分市場龍頭企業(yè)很大機(jī)遇。

復(fù)合材料在制造業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)是低成本化。圍繞低成本化的實(shí)現(xiàn)途徑，他詳細(xì)介紹了其研發(fā)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)方向與研發(fā)成果，包括CFRP車身底盤電池盒一體化結(jié)構(gòu)的研究、熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用研發(fā)、 CFRP電池盒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) (低成本+ 自動化量產(chǎn)+輕量化) 、電池盒專用預(yù)浸料的研發(fā) (室溫儲存+快速固化+ 阻燃 )以及CFRP高鐵轉(zhuǎn)向架的研發(fā)等。

碳纖維未來的發(fā)展趨勢是什么 ?

碳纖維原絲在生產(chǎn)過程中，要從高純化、致密化、細(xì)晶化、均質(zhì)化等方面保證纖維性能。原因在于，優(yōu)質(zhì)原絲是制備高性能碳纖維的首要條件，雜質(zhì)缺陷最少化可提高強(qiáng)度，原絲、預(yù)氧絲、碳纖維均質(zhì)化，可使纖維結(jié)構(gòu)和性能徑向分布基本均勻，沒有明顯的皮芯結(jié)構(gòu)，縮短預(yù)氧化時(shí)間，提高效率，可降低碳纖維成本。

對于碳纖維未來的發(fā)展趨勢，企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上分工會更加細(xì)致，大絲束會越來越凸顯，細(xì)旦化、差別化是方向，原絲生產(chǎn)越來越受到重視?；诖?，他對碳纖維未來的發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：一是支持連續(xù)生產(chǎn)、具有規(guī)模的碳纖維制造者，只有產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；拍艽龠M(jìn)質(zhì)量進(jìn)步、成本降低;二是市場化同時(shí)差別化，突出各自特性需要差別化，實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)用、降低成本 ; 三是完善生產(chǎn)、應(yīng)用、檢測等標(biāo)準(zhǔn);四是工藝技術(shù)消化與加工裝備能力提升，加快裝備國產(chǎn)化速度; 五是碳纖維及復(fù)材是一門復(fù)雜科學(xué)，要依靠靠產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以及市場開發(fā)，找對人、做對事 ;六是碳纖維產(chǎn)業(yè)運(yùn)行需要關(guān)注安全與環(huán)保。