Koolstofvezel geldt als maatstaf op het gebied van de materiaalkunde en wordt geprezen als de"Koning van nieuwe materialen"En"Zwart goud"voor zijn uitzonderlijke prestaties in verschillende sectoren. Deze anorganische polymeervezel, verkregen uit organische vezels door middel van pyrolyse bij hoge temperatuur, beschikt niet alleen over een sterkte die vijf tot acht keer zo groot is als die van staal, maar weegt ook slechts een kwart zoveel. Zijn lichtgewicht, hoge sterkte, hoge temperatuurbestendigheid en corrosiebestendigheid maken het een ideaal materiaal voor toepassingen in onder meer de luchtvaart, ruimtevaart, bouw en energie.

Met de snelle groei van windenergie, fotovoltaïsche zonne-energie en andere nieuwe energie-industrieën is de Chinese vraag naar koolstofvezel gestaag toegenomen.

Overzicht van de ontwikkeling van de koolstofvezelindustrie

De uitstekende prestaties van koolstofvezel worden toegeschreven aan de unieke koolstofruggengraatstructuur, waardoor het een onmisbare strategische hulpbron is voor de nationale economie en defensieveiligheid. In hoogwaardige toepassingen speelt koolstofvezel een onvervangbare rol vanwege de hoge specifieke sterkte, hoge specifieke stijfheid en uitstekende weerstand tegen corrosie en vermoeidheid.

Koolstofvezel wordt doorgaans niet alleen gebruikt, maar gecombineerd met harsen en andere matrices om composietmaterialen te vormen, waardoor het scala aan toepassingen verder wordt uitgebreid. De voorbereidingstechnologie van koolstofvezelcomposieten is een sleutelfactor in de ontwikkeling ervan.

Deze composieten hebben een extreem lage dichtheid, ongeveer de helft van die van aluminiumlegeringen en een vijfde van die van staal. Componenten gemaakt van koolstofvezelcomposieten zijn dus erg licht en wegen slechts 15% -30% van die gemaakt van traditionele materialen van aluminiumlegeringen.

Zo markeerde BMW's introductie van met koolstofvezel versterkte kunststoffen in zijn elektrische voertuigen, i3 en i8, in 2014 een nieuw hoofdstuk voor koolstofvezel in de massaproductie van auto's. Op het gebied van elektrische voertuigen, waar lichtgewicht, hoge prestaties en energie-efficiëntie worden nagestreefd, wordt verwacht dat koolstofvezelcomposietmaterialen een nog grotere rol zullen spelen.

Analyse van de koolstofvezelindustrieketen

Vanuit het perspectief van de industriële keten begint de productie van koolstofvezels met het winnen van fossiele brandstoffen als grondstoffen, gevolgd door een reeks chemische reacties en processen om deze uiteindelijk om te zetten in koolstofvezels. Deze vezels worden verder verwerkt tot koolstofvezelweefsels, prepregs (ook bekend als tussenproducten) en uiteindelijke composietmateriaalproducten.

Het uitgangspunt voor het bereiden van hoogwaardige koolstofvezels zijn hoogwaardige precursorvezels, maar de daarmee samenhangende polymerisatie-, spin-, carbonisatie- en oxidatieprocessen zijn een uitdaging. Bovendien omvat de transformatie van koolstofvezelvoorlopers in daadwerkelijke componenten van composietmateriaal een cruciale stap: het gieten van composiet.

In dit proces moet koolstofvezel worden gecombineerd met een harsmatrix door middel van specifieke composietvormtechnieken om het uiteindelijke composietmateriaal te vormen. Het beheersen van deze reeks processen en technologieën is cruciaal voor het bevorderen van de ontwikkeling van de koolstofvezelindustrie.

Marktconcurrentie en ontwikkelingsmogelijkheden in koolstofvezel

De mondiale koolstofvezelmarkt wordt lange tijd gedomineerd door een paar landen, zoals Japan en de Verenigde Staten, met rijke ervaring en geavanceerde technologie op het gebied van onderzoek, productie en verkoop. Met name op de markt voor kleine kabels hebben enkele grote Japanse bedrijven een leidende positie ingenomen.

Sinds de uitvinding van de op PAN gebaseerde koolstofvezelvoorbereidingstechnologie in Japan halverwege de 20e eeuw zijn Japan en het Verenigd Koninkrijk pioniers geworden in het onderzoek en de ontwikkeling van deze technologie. Aan het begin van de jaren tachtig, met de doorbraak in de industriële productie van op PAN gebaseerde koolstofvezels, ging de markt een nieuwe fase van integratie en acquisitie in, die het huidige concurrentielandschap vormde.

Op de grote kabelmarkt hebben Europese en Amerikaanse bedrijven een duidelijker voordeel, waarbij bedrijven uit de VS en Duitsland bijna de hele markt beheersen. De voortdurende groei van de vraag naar koolstofvezel in de windenergie-, automobiel- en commerciële luchtvaartsector heeft de leidende positie van bedrijven uit de VS en Japan op de wereldmarkt verder verstevigd.

Met de verschuiving in de mondiale vraag naar koolstofvezels en de opkomst van Chinese binnenlandse ondernemingen is binnenlandse vervanging een nieuwe trend geworden. Toonaangevende binnenlandse bedrijven, zoals Jilin Chemical Fiber, hebben hun R&D-inspanningen de afgelopen jaren opgevoerd.

Naarmate het proces van binnenlandse vervanging versnelt, wordt verwacht dat Chinese fabrikanten nieuwe ontwikkelingsmogelijkheden zullen tegenkomen in de koolstofvezelindustrie.

Conclusie

Terwijl de vraag naar hoogwaardige, lichtgewicht materialen wereldwijd blijft groeien, maakt de koolstofvezelmarkt een krachtige ontwikkeling door. Vooral in de ruimtevaart is de toepassing van koolstofvezelcomposieten een cruciaal middel geworden om de prestaties van vliegtuigen te verbeteren en het energieverbruik te verminderen. In de auto-industrie wordt koolstofvezel steeds vaker gebruikt bij de productie van hoogwaardige sportwagens en elektrische voertuigen om de voertuigefficiëntie en rijervaring te verbeteren.

Bovendien neemt, met de groeiende nadruk op milieubescherming en de snelle ontwikkeling van hernieuwbare energie, ook de vraag naar koolstofvezels in de windenergiesector toe.

Het is echter vermeldenswaard dat de ontwikkeling van de koolstofvezelindustrie met uitdagingen wordt geconfronteerd, waaronder de relatief hoge productiekosten en onrijpe recycling- en hergebruiktechnologieën, die een zekere druk uitoefenen op het milieu. Daarom zijn het verlagen van de productiekosten en het verbeteren van de recyclingpercentages sleuteltaken voor de ontwikkeling van de koolstofvezelindustrie.

Over het geheel genomen speelt koolstofvezel als vertegenwoordiger van opkomende materialen een belangrijke rolbelangrijke rol op het gebied van de productie van nieuwe materialen, met een enorm potentieel voor toekomstige groei. De toepassingen ervan zijn niet beperkt tot het vergroten van de capaciteiten van hightechsectoren, maar omvatten ook een aanzienlijke bijdrage aan duurzaamheids- en efficiëntieverbeteringen in verschillende industrieën. Terwijl de wereld op weg is naar groenere oplossingen en een efficiënter energieverbruik, loopt koolstofvezel voorop in deze transitie en biedt het innovatieve oplossingen die prestaties combineren met ecologische verantwoordelijkheid. De voortdurende ontwikkeling en acceptatie van koolstofvezel en zijn composieten zal de industriële normen opnieuw definiëren, waardoor lichtere, sterkere en duurzamere producten een realiteit worden voor de wereldmarkt. Dit dynamische groeitraject benadrukt het belang van doorlopend onderzoek, investeringen en samenwerking in de koolstofvezelindustrie om het volledige potentieel ervan te ontsluiten en de uitdagingen die voor ons liggen aan te pakken, en ervoor te zorgen dat koolstofvezel een belangrijke speler blijft in de nieuwe materiaalrevolutie.