自2010年以來,全球碳纖維市場已從不到4萬噸增長到2019年的10萬噸以上。在此期間,碳纖維增長平穩且不間斷,每年增長速度達到10%到12%。
但是2020年,隨著COVID-19大流行來襲,全球碳纖維幾乎在一夜之間發生了變化。2020年,全球對碳纖維的需求總計約為10.5萬噸,只比2019年增長1%,預計在2021年,增長幅度也只為1%。
碳纖維市場受到許多領域應用增長的推動,例如航空航天、風能、體育用品、船舶、汽車、壓力容器等。在2020年之前,所有這些細分市場的增長率以及整個行業的增長率都在穩步上升。
碳纖維機械手臂的應用無疑幫助他們解決了問題,維護頻率和使用成本有所降低,工作精度和效率并沒有降低。廣東紡織紡機行業用碳纖維種類
人們對推動碳纖維整體需求的各個行業和應用有著不同的看法,有些行業下滑,有些行業則會上漲。那些已經收縮的領域尤其是航空航天領域,導致碳纖維行業的總量在2020年看起來相對平穩,預計2021年只會有非常溫和的增長。但是,長期前景更為樂觀。在未來幾年內,可以合理預期碳纖維行業將再次恢復較強勁的同比增長。至于碳纖維行業的產能,全球碳纖維生產商的銘牌產能合計約為16萬噸,足以滿足當前需求。一些生產商正在計劃增加新的工廠和產能,以滿足日益增長的未來需求。必須牢記,碳纖維仍處于早期發展階段。飛機是通過手工制造的,每天只有一兩架;其他應用稍高一些,但仍然沒有自動化。與之相比,汽車的批量生產速度超過每分鐘一輛。如今,碳纖維仍主要用于小批量應用,尚未實現“大量生產”。
廣東紡織紡機行業用碳纖維種類碳纖維復合材料具有重量輕、剛度高、塑性強、耐磨性和抗沖擊性好等優勢,在汽車輕量化領域具有廣闊的應用。
碳纖維比較難加工
碳纖維兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征,碳纖維是一種的力學性能優異的新材料。
就拿碳纖維和我們常見的鋼材來說,碳纖維的強度在 400 到 800 兆帕左右,而普通鋼材的強度為 200 到 500 兆帕。再來看韌性,碳纖維和鋼材基本類似,沒有明顯的區別。
碳纖維具有更高的強度,更輕的重量,所以說碳纖維是新材料中的**。正因為這種優勢,碳纖維增強復合材料(CFRP)在加工過程中,基體和纖維存在較為復雜的內部相互作用,使其物理特性與金屬有較大區別,CFRP密度遠小于金屬,而強度大于大部分金屬。因為 CFRP 的不均勻性,在加工過程中往往會出現纖維拉出或基質纖維的脫離;CFRP 具有較高的耐熱性和耐磨性,使其在加工過程中對設備的要求較高,因此生產過程中產生大量切削熱對設備磨損較為嚴重。
同時,其應用領域的不斷擴展,要求也越來越細膩,對材料適用性做出要求,對CFRP的質量要求也越來越苛刻,也致使加工成本上浮。
碳纖維的制造過程
拉絲:把原材料經過加熱,它是增強材料:纏繞成型用的增強材料,主要是各種纖維紗:如無堿玻璃纖維紗,中堿玻璃纖維紗,碳纖維紗,強度高的玻璃纖維紗,芳綸纖維紗及表面氈等。樹脂基體,及各種填料。,擠壓形成凝膠形狀的絲條,塑料纖維是用數千條計的細絲組成。
穩定:經過400度加熱氧化,使熱塑性大分子轉換成耐熱性結構。使其在高溫下不融不燃,保持纖維形狀,熱力處于穩定狀態碳化:加溫1千-2千度將非碳原子驅離,隨著高溫氧化變成黑色,再經過碳化爐碳原子結合在纖維上。
當機械臂采用碳纖維復合材料制造時,需要根據機械臂的載荷和實際工況設計特殊的制造方案。
隨著2020年初邊境的關閉,國際航空旅行停止,飛機停飛,飛機制造商大幅削減了生產率,碳纖維行業似乎在瞬間失去了動力。碳纖維在航空航天領域的應用占工業總量的
20%以上,占行業價值的40%。商業航空業的放緩嚴重影響了碳纖維行業,要恢復到COVID之前的水平可能要花費數年的時間。
盡管航空航天方面的消息令人沮喪,但2020年并非所有的都是壞消息。當人們學會了居家工作和在家附近度假時,一些市場表現良好,如在2020年,體育用品的需求躍升了
30%至40%,風力渦輪機的安裝按計劃繼續比上一年增加了20%。
機械臂作為機器人技術領域應用非常廣闊的自動化機械設備之一。廣東紡織紡機行業用碳纖維種類
越來越多的新型機械臂正在使用碳纖維復合材料。廣東紡織紡機行業用碳纖維種類
在無人機領域,碳纖維材料更成為無可替代的材料。為保證承載和續航能力,無人機外殼需要結構強度大、重量輕的特殊材料。相比于此前廣闊應用的鋁合金和工程塑料,碳纖維材料重量輕、強度高,還具有較好的電磁屏蔽和隱身特性,且一體化制作成型較為方便,未來勢必成為無人機外殼的主要材料。尤其是由碳纖維制成、只重106毫克的微型無人機,能進入遭受擠壓的狹小空間搜尋信息,在民用領域有著廣闊的應用前景。 比強度和比剛度大相比于其它復合材料,在滿足無人機機體相同強度和剛度的前提下,碳纖維復合材料高比強度和高比剛度的特性能夠更大的減輕無人機結構的輕質化、小型化和高性能化意義重大,以確保無人機擁有更長的飛行距離和飛行時間。廣東紡織紡機行業用碳纖維種類
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