發(fā)展高性能纖維及其復合材料的重要意義

高性能纖維及其復合材料因強度高、比重小，是國家安全、航空航天與海洋開發(fā)等使用的物資，新一輪新型武器裝備研發(fā)，對高性能纖維及其復合材料提出新的要求，高性能化與結(jié)構(gòu)功能一體化是高性能纖維與復合材料的重要發(fā)展趨勢。

隨著中國的強大，新一輪武器裝備競賽序幕已經(jīng)拉開，美國、中國、日本、歐洲、俄羅斯等均設(shè)立超高性能纖維，結(jié)構(gòu)功能一體化纖維等專項，進行攻關(guān)，包括超高強度纖維、高模量纖維等，特別是纖維學科與納米、化學、凝聚態(tài)物理、電磁波、仿生結(jié)構(gòu)等多學科交叉的研發(fā)團隊，有望為高性能纖維及其復合材料的制備帶來全新的理論和技術(shù)突破。

碳纖維復合材料是制造業(yè)輕量化核心

碳纖維復合材料不再只是國防戰(zhàn)略物資，輕量化碳纖維復合材料技術(shù)更是低碳經(jīng)濟和先進制造業(yè)的核心競爭力；輕量化技術(shù)可以提升交通運輸工具能源利用率，減少排放，提高科技水平；可減少運動部件慣量，提高運動速度，提高精度，減少噪音，減少能耗，提高機械設(shè)備科技水平；高性能纖維及其復合材料具有良好抗腐蝕性，可以提高海洋、化工、石油、建筑等領(lǐng)域建筑與裝備的抗腐蝕性，延長壽命，提高競爭力。

特別是碳纖維復合材料，經(jīng)過50多年發(fā)展，技術(shù)不斷進步，產(chǎn)業(yè)不斷成熟，正在發(fā)展成為低碳經(jīng)濟和制造業(yè)輕量化核心技術(shù)，為此，近十年來，發(fā)達國家積極調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，把發(fā)展碳纖維復合材料作為制造業(yè)振興、提升國家制造業(yè)核心競爭力的重要途徑。

幾十年來，日本、美國、歐洲等發(fā)達國家一直在引領(lǐng)全球航空航天等高端領(lǐng)域碳纖維復合材料制造與應(yīng)用的發(fā)展。2014年德國寶馬聯(lián)合SGL、BASF等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)攻克碳纖維在汽車應(yīng)用技術(shù)，并建立完整供應(yīng)鏈體系，率先實現(xiàn)碳纖維在量產(chǎn)車型應(yīng)用，開啟了碳纖維復合材料在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的序幕。

美國、日本、法國、意大利、英國、中國、韓國等國家立即意識到一場制造業(yè)輕量化技術(shù)革命即將來臨，紛紛把輕量化碳纖維復合材料在制造業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用作為制造業(yè)振興的核心競爭力，列入國家戰(zhàn)略發(fā)展計劃，迎來了工業(yè)用碳纖維的快速發(fā)展。

全球碳纖維復合材料的應(yīng)用情況

全球工業(yè)用碳纖維復合材料技術(shù)不斷進步，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛；高性能纖維制造技術(shù)進步，規(guī)模擴大，成本降低；復合材料成型與裝備技術(shù)不斷進步，涌現(xiàn)一批快速成型新技術(shù)及其自動化量產(chǎn)裝備，為高性能纖維及其復合材料在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。高性能纖維，特別是碳纖維、芳綸、高強聚乙烯纖維等，產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)不斷進步，規(guī)模不斷擴大，成本不斷降低，為在制造業(yè)規(guī)模應(yīng)用，奠定了經(jīng)濟可行性基礎(chǔ)。

碳纖維復合材料成型技術(shù)不斷進步，低成本化自動化量產(chǎn)技術(shù)與裝備不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)節(jié)拍可以高達1-3分鐘/件，而且還有很大進步潛力，為制造業(yè)規(guī)模應(yīng)用，奠定了技術(shù)可行性基礎(chǔ)。2016年全球碳纖維復合材料產(chǎn)值200多億美元，預(yù)計到2020年將達到357億美元規(guī)模（預(yù)計2020年鋁合金1260億美元，滌綸364億美元）。

高性能纖維及其復合材料的發(fā)展模式

1、高性能纖維產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)融合

高性能纖維產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)各行業(yè)緊密融合，研究應(yīng)用技術(shù)體系，培育學科交叉人才，是制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵之一。因此應(yīng)積極建立高性能纖維產(chǎn)業(yè)與飛機、汽車、高鐵、輪船、機器人、家電、建筑、海洋、化工等領(lǐng)域的深度融合機制，培育一批學科交叉人才隊伍。

2、建立高性能纖維復合材料應(yīng)用標準

結(jié)構(gòu)設(shè)計與驗證新技術(shù)及其應(yīng)用標準是推動高性能纖維及其復合材料替代金屬材料，大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵之一。應(yīng)花大力氣建立復合材料數(shù)據(jù)庫、設(shè)計與驗證方法，及其在制造業(yè)各領(lǐng)域應(yīng)用標準。

3、復合材料自動化量產(chǎn)新技術(shù)

復合材料自動化量產(chǎn)新技術(shù)與裝備是制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵之一因此要研發(fā)快速成型技術(shù)及其自動化量產(chǎn)技術(shù)及其裝備。

高性能纖維及其復合材料發(fā)展趨勢

中國政府高度關(guān)注高性能纖維及其復合材料發(fā)展，中國具有巨大的市場空間，具備碳纖維復合材料后發(fā)優(yōu)勢，有望成為高性能纖維復合材料的大國和強國。

國家高度重視碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)。近兩年，國家相關(guān)部委密集出臺政策，大力支持碳纖維復合材料發(fā)展。《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》等紛紛將發(fā)展碳纖維復合材料列為重點任務(wù)和重點支持領(lǐng)域。

輕量化碳纖維復合材料是中國制造2025的核心技術(shù)之一，10大重點發(fā)展領(lǐng)域，8大領(lǐng)域迫切需求輕量化碳纖維復合材料中國是制造業(yè)大國，高鐵、汽車、造船等眾多產(chǎn)業(yè)全球第一，具有巨大的碳纖維復合材料應(yīng)用市場空間，有望引領(lǐng)碳纖維復合材料在制造業(yè)應(yīng)用。

 輕量化碳纖維應(yīng)用

我國初步形成碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)，具備一定的基礎(chǔ)。經(jīng)過幾十年幾代人的努力，初步形成T300、T700級、T800及碳纖維的批量生產(chǎn)能力，但以軍工應(yīng)用的小絲束為主，迫切需要發(fā)展工業(yè)用低成本大絲束碳纖維。中國經(jīng)過幾十年武器裝備的研發(fā)生產(chǎn)，已經(jīng)具備較強的碳纖維復合材料應(yīng)用能力但迫切需要建立與各大領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)體系和供應(yīng)鏈體系。

總之，中國具備高性能纖維及其復合材料的后發(fā)優(yōu)勢，有望成為高性能纖維及其復合材料強國和大國。

（ 部分內(nèi)容來源于中國纖維流行趨勢）