世界范围碳纤维产业的布局概况

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说到世界范围碳纤维产业的布局概况 碳纤维的主要生产国家/地区包括日本、美国、韩国、欧洲部分国家及中国台湾。技术先进国家在碳纤维技术发展初期已经意识到该材料的重要性,纷纷进行战略布局,大力推动碳纤

世界范围碳纤维产业的布局概况

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2021年本继1959年发明“近藤方式”后,在PAN基碳纤维领域的又一重大突破。美国:  美国国防预研局(DARPA)在2006年启动先进结构纤维项目,目的是召集全国优势科研力量,开发以碳纤维为主的下一代结构纤维。在此项目支持下,美国佐治亚理工学院的研究小组在2015年突破了原丝制备技术,使其弹性模量提升了30%,标志着美国具备了第三代碳纤维的研制能力。  2014年,美国能源部(DOE)宣布为“针对非食用生物质糖类转化为丙烯腈的多步骤催化过程”、“研究和优化多通路生产生物质衍生的丙烯腈”两个项目提供1130万美元资助,以推进用农业残留物、木本生物质等可再生非食物基原料生产具有成本竞争力的可再生高性能碳纤维材料相关研究,并计划在2020年以前,将生物质可再生碳纤维的生产成本降至5美元/磅以下。  2017年3月,美国能源部再次宣布提供374万美元资助由美国西部研究所(WRI)领导的“低成本碳纤维组件研发项目”,主要以煤和生物质等资源为原料,开发低成本的碳纤维部件。  2017年7月,美国能源部宣布资助1940万美元用于支持先进高能效车辆技术研发,其中670万美元用于资助利用计算材料工程制备低成本碳纤维,主要包括开发集成计算机技术的多尺度评价方法,用于评估新碳纤维前驱体的积极性,并利用先进分子动力学辅助的密度泛函理论、机器学习等工具来开发先进计算机工具,以提高低成本碳纤维原料的遴选效率。欧洲:  欧洲碳纤维产业在20世纪七八十年代紧随日本和美国发展起来,但因为技术以及资本等原因,许多单一生产碳纤维的企业没有坚持到2000年后的碳纤维需求高增长期就消失了,德国SGL公司是欧洲唯一一家在世界碳纤维市场上占据主要份额的公司。  2011年11月,欧盟启动EUCARBON项目,致力于提升欧洲在航天用碳纤维和预浸渍材料方面的制造能力。项目历时4年,总投入320万欧元,并于2017年5月成功建立欧洲第一条面向卫星等航天领域用特种碳纤维生产线,从而使欧洲有望摆脱对该产品的进口依赖,确保材料供应安全。  欧盟第七框架计划以608万欧元支持“利用具有成本效益和可调控性能的新型前驱体制备功能化碳纤维”(FIBRALSPEC)项目(2014—2017)。该项目为期4年,由希腊雅典国立技术大学主导,意大利、英国、乌克兰等多国公司联合参与,主要致力于创新和改进连续性制备聚丙烯腈基碳纤维的流程,实现连续PAN基碳纤维实验性生产。该项目已经成功完成了从可再生有机聚合物资源中生产碳纤维以及强化复合技术的开发应用(如超级电容器、快速应急避难所,以及纳米纤维的原型机械电动旋涂机及生产线研制等)。  越来越多的工业领域(例如汽车、风能发电、造艇业)需要轻量高性能复合材料,这对碳纤维产业来说是巨大的潜在市场。欧盟投资596.8万欧元启动CARBOPREC项目(2014—2017),其战略性目标是从广泛存在于欧洲的可再生材料中开发低成本前驱体,通过碳纳米管增强生产高性能碳纤维。  欧盟的CleanSky II研究计划资助了一项“复合材料轮胎研发”项目(2017),由德国弗劳恩霍夫生产和系统可靠性研究所(LBF)负责,计划开发用于空客A320的碳纤维增强复合材料飞机前轮部件,目标是较传统金属材料减重40%。项目经费约为20万欧元。韩国:  韩国的碳纤维研发与产业化起步较晚,研发始于2006年,2013年开始正式进入实用化阶段,扭转了韩国碳纤维全部依赖进口的局面。以韩国本土的晓星集团和泰光事业为代表的行业先锋积极进行碳纤维领域行业布局,势头发展强劲。此外日本东丽在韩国建立的碳纤维生产基地也对韩国本土的碳纤维市场起到了促进作用。  韩国政府选择将晓星集团打造成碳纤维的创新产业聚集地。旨在形成碳纤维材料产业集群,促进全北地区创意经济生态系统的发展,最终目标形成碳纤维材料→零部件→成品一条龙生产链,建立可与美国硅谷比肩的碳纤维孵化集群,挖掘新市场,创造新的附加值,到2020年实现碳纤维相关产品出口额100亿美元(折合人民币约552亿元)的目标。国内: 基于碳纤维材料的国家战略需求以及国际技术封锁的紧迫形势,我国已将其列为重点支持的新兴产业的核心技术之一。在国家“十二五”科技规划中,高性能碳纤维的制备和应用技术是国家重点支持的战略性新兴产业核心技术之一。 2015年5月,国务院正式发布《中国制造2025》,把新材料作为重点领域之一进行大力推动和发展,其中高性能结构材料、先进复合材料是新材料领域的发展重点。2015年10月,工信部正式公布了《中国制造2025重点领域技术路线图》,将“高性能纤维及其复合材料”作为关键战略材料,2020年的目标为“国产碳纤维复合材料满足大飞机等重要装备的技术要求”。 2016年11月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,明确指出加强新材料产业上下游协作配套,在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范,搭建协同应用平台。2017年1月,工信部、发改委、科技部、财政部联合制定《新材料产业发展指南》,提出到2020年,“在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70种以上重点新材料产业化及应用,建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系。”(本文摘自《全球碳纤维技术发展分析及其对我国的启示》,来源:《新材料科学与应用技术》)

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