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碳纤维：新材料之王
碳纤维是由一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，它是用一些含碳的有机纤维，如腈纶丝、沥青及粘胶纤维等做原料，跟塑料树脂结合在一起，放在惰性气体中，经碳化而成的新型纤维材料。由于碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点（具体比较见表1），可以称之为新材料之王，因此可以广泛应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。
碳纤维的分类与性能碳纤维按照用途可分为两类：1、24K以下的为宇航级小丝束碳纤维（1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝），2、48K以上为工艺工业级大丝束碳纤维。
尽管碳纤维均是有原料纤维经高温碳化而成，但根据基础原料不同可以分为三类：1、以聚丙烯腈（PAN）为原料高温碳化形成的碳纤维为PAN基碳纤维；2、以沥青为原料高温碳化形成的碳纤维为沥青基碳纤维3、以粘胶纤维原料高温碳化形成的碳纤维为粘胶基碳纤维。由于PAN基的碳纤维在强度上要优于沥青基、粘胶基碳纤维，在全世界的碳纤维生产中占有90%的比例，具有绝对性的压倒优势，因此我们下边所讨论的碳纤维行业均是指PAN基碳纤维。
碳纤维原丝--碳纤维生产的核心就生产碳纤维的生产工艺流程而言，对于碳纤维的生产工艺，当生产聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的时候，被称为"母体"的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。
尽管碳纤维生产流程相对较短，但生产壁垒很高，其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难，具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈于溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团，这三家企业技术严格保密，工艺难以外露，而其他碳纤维企业均是处于成长阶段，生产工艺在摸索中不断完善。
碳纤维作为新材料之王，主要应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。但在2003年之前，尤其是2001年"911"事件之后，由于飞机制造行业出现短期萧条，而其他应用领域也没有获得快速增长，因此2003年左右碳纤维的需求出现增幅下降，但2003年之后，随着航空行航天领域对于碳纤维需求出现快速增长，风力发电等其他工业应用领域也出现快速增长，从而使碳纤维的需求幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长。预计2006年全球碳纤维需求量将达到2.5万吨／年，2010年全球碳纤维需求量则达到3.2万吨／年，全球碳纤维的供给与需求将出现紧张局面。
航空、风力发电推动碳纤维需求增长。首先，2003年以后，由于大量碳纤维应用于飞机制造行业，比如一架空客A380需耗用30吨碳纤维、一架波音787飞机需耗用20多吨碳纤维，随着飞机制造业的快速发展，碳纤维在航空航天领域的应用明显增长。
其次，随着风力发电等新能源在2003年之后的快速发展，碳纤维作为特大风力发电叶片的主要材料，需求也出现明显增长。
最后，随着世界经济的发展，机械制品对于碳纤维等高端材料的需求也在不断增长，可以说2003年之后，碳纤维迎来了飞速增长势头。
海上钻井平台、汽车等领域值得期待。碳纤维除了上述优于金属材料的性质外，还具有耐腐蚀性，因此可以广泛应用于沿海钻井平台的构件，比如围栏等，而且可以减轻质量，便于现场安装，是碳纤维未来的巨大市场。
另外，碳纤维在汽车领域可以替代钢材，制造CNG瓶、保险杆、底盘等汽车配件，使汽车质量降低40%以上，从而节省燃油7%，符合有效节能的未来发展优势。
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碳纤维引起民间热钱关注
有专家指出，我国碳纤维复合材料需求量大，但生产和工艺水平却相对落后。对此，农工民主党中央在此次"两会"上提交了《关于大力发展碳素新材料产业的建议》，以发展壮大我国碳素材料领域的应用。
针对前述话题，《每日经济新闻》（以下简称NBD）分别专访了中国材料研究学会咨询部主任唐见茂教授；农工民主党中央《关于大力发展碳素新材料产业的建议》提案执笔人戴君惕；全国政协委员、五矿集团总裁周中枢；中国钢研科技集团公司功能材料研究所副所长李卫及稀土研究院信息情报室主任窦学宏。
21世纪是碳素材料世纪
NBD：农工民主党在这次"两会"中提交了《关于大力发展碳素新材料产业的建议》，作为该提案的执笔人，您为什么把碳素新材料产业提到这样一个高度？
戴君惕：高性能新材料的出现历来是科技和经济发展的里程碑。进入新世纪（002280）以来，碳素材料已成为全世界大规模开发应用的首选高性能材料。传统的碳素材料是人造金刚石和耐高温石墨材料；而新世纪最引人注目的碳素新材料是碳纤维材料、碳碳复合材料和石墨烯材料。碳纤维具有高强度、高模量、低比重、耐高温、抗疲劳、导电质轻、易加工等多种优异性能，正逐步取代传统材料，广泛应用于航天航空和军事领域，并开始深入到国计民生的各个方面。
现在一个值得关注的事情是，由于老百姓意识不到石墨资源的宝贵，使得这些资源被部分发达国家买走。21世纪是碳素材料的世纪，要代替20世纪的硅材料，我们要像重视稀土一样重视石墨资源。
NBD：在碳素材料中，哪种材料是重中之重？目前的应用情况怎样？
唐见茂：最重要的代表是碳纤维复合材料，如果用于飞机制造当中，将会比现在的铝合金减重20%~40%，在节能方面则会体现出很大效益。波音787目前有50%用了碳纤维复合材料，空客一款飞机62%的材料也将被碳纤维复合材料取代。
碳纤维复合材料属于一种高端应用，代表了一个国家的整体科技水平和工业化水平，最重要是用在航空航天等高端领域，至少要有20~30年的发展空间。现在关键的问题是，中国的碳纤维复合材料在产量和质量上与世界先进水平还有差距。此外，成本约束也亟待解决，一旦成本有效降低，将会在高铁、汽车等领域广泛应用。
NBD：在碳素材料的应用中，哪些能够一经投入就产生立竿见影的效果？规模产值能达到多大？
戴君惕：现在都在讲节能，但是不能割裂开来，最直接的一个例子就是现在中国汽车产业迅速发展，因此要把新能源汽车考虑成新型节能汽车。我们对新能源汽车的投入非常大，如果把其中一部分投入放到碳素材料的开发中，效果会非常明显，并产生联动效应，比单一投入新能源汽车的回报要快一些。现在宝马部分型号的汽车都是采用由中国生产的碳素复合材料的零部件。
由于各地情况不同，全国的规模产值目前还很难估计，不过我所在的湖南省如果能够顺利发展碳素材料的话，就可以形成一个1000亿元规模的大产业，全国的数字肯定会大很多。
NBD：目前我国在碳纤维复合材料上处于什么水平？民间资本有何动向？
唐见茂：未来10~20年，在碳素领域最重要的还是高性能的碳纤维复合材料。也正是因为碳纤维成为了热点，民间热钱有流入的迹象，一些资金实力雄厚的民营企业家表达过进入该领域的想法。
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中复神鹰董事长：打破西方碳纤维材料垄断
全国人大代表、中复神鹰碳纤维有限公司董事长张国良作客本网两会访谈，就加大对高新技术企业保护力度与广大网友在线交流。
张国良介绍说，碳纤维里面主要就是碳，碳外围是四个电子，稳定的物质结构必须是八个电子和两个碳结合在一起，这样才是一个稳定的结构。所以碳的结构是非常奇妙的，比如说我们硬度非常高的钻石，实际上就是碳做的，高纯碳在高温高压下出来的就是钻石，有天然的，也有人造的。碳纤维的重量只是钢材的1/5，但是它的强度是钢材的两倍，我们最普通的碳纤维强度是3500兆帕，所以碳纤维的重量非常轻，在航空航天、火箭飞机里减重增强是目前仍然追求的目标。
碳纤维是特别好的材料，比如说羽毛球拍子很多也都是碳纤维做的。碳纤维自行车现在市场上也有出现，网球拍、高尔夫球杆、登山杖、撑杆等等都是碳纤维做的，所以碳纤维这个材料是非常好用的。生活中的钓鱼杆也是由碳纤维材料做的。由于碳纤维有这么好的性能，之所以不能普及就是因为价格太贵了，生产工艺太复杂。我国在近几年也认识到了碳纤维的重要性，研究到现在为止，我国的碳纤维的产量去年一年不到1000吨，我们公司生产了800吨，占到了80%。
西方国家的碳纤维技术比较先进，且对我国是严密封锁的。我到现在连国外先进的生产线都没有见过，我们必须要靠自己的技术。因为碳纤维的工艺复杂，技术难度比较高，所以我国研究了40多年。碳纤维之所以这么难生产，我给大家说一下碳纤维的制造过程。
一根碳纤维的直径只有我们头发丝的1/4，这么细小的一根丝要通过600米的生产线，要经过四次物质的完全转换，这种化学变化是脱胎换骨的，而且中间还要经过200多米长、温度高达1000多度的温度场，还必须要不坏、不烧损，最后才能生产出一根碳纤维。如果中间的数据稍微有一点变化，出来的就不是碳纤维了。虽然碳纤维的材料非常好，但是生产成本太高，所以也限制了很多应用。
我们相信，随着国产碳纤维大批量的投产，碳纤维的成本会很快下降。各行各业对碳纤维材料的认识也越来越深，应用也会越来越广，所以我觉得"十二五"规划当中把碳纤维作为第一大新材料，我也感到很振奋、很必要。我们的电缆、风力叶片等等，特别是工业零部件的应用，碳纤维材料都能够得到很大的应用。
（新.华.网）
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碳纤维材料建筑可对抗龙卷风
龙卷风本周袭击了美国密苏里州乔普林市，造成重大的人员伤亡，导致大量房屋倒塌。这些倒塌房屋由木头、钢筋和混凝土制成，建造技术已经有100年左右的历史了。科学家们认为，使用碳纤维、混凝土布和凯夫拉等材料建造的房子会更加坚固，足以对抗包括龙卷风在内的极端天气。
凯夫拉、钢丝网和碳纤维都拥有木头和混凝土等传统建材无法匹敌的柔韧性。与现在很多非常坚固的房子相比，使用这些材料制成的房子发生倒塌的几率要低很多。据美国趣味科学网站5月24日报道，主要介绍高级材料的新书《设计未来》的作者布拉德利·奎因表示，有一种新的建筑学派，正致力于设计更加柔韧的、顺应自然而不是和自然相对抗的建筑。
碳纤维长期被用来制造自行车或眼镜等小型物品，而实际上，碳纤维也可以"化身"为坚韧的建筑材料，制造出坚固又耐用的房子。奎因表示，碳纤维具有不可思议的坚硬度和柔韧性，能经受地震，比传统结构更能经受龙卷风的"考验"。
广泛应用于防弹背心中的材料凯夫拉由美国杜邦公司上世纪60年代研制而成，具有密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型等特点。凯夫拉材料可以让人和房子远离龙卷风袭击过程中卷来的残渣碎片，充当受灾民众的"保护伞"。奎因表示，现在，科学家们已经使用杜邦公司研制的凯夫拉材料，建造了一种"杜邦暴风屋"，它看起来像一个由钢丝网和凯夫拉材料制成的帐篷，可以将其从内部直立起来，让人远离所有四处飞散的残渣碎片。
然而，利用碳纤维和凯夫拉这些未来材料和全新的建筑理念，房屋的建造成本可能非常高。现在，对于美国乔普林市的很多受灾民众来说，由混凝土布建造的房子才能更好地缓解燃眉之急。
混凝土布是一种特殊的浸染纤维，当向其中添加水时，能变成脊柱状的隆起，因此，可以使用混凝土布来建造加固型的防护棚。混凝土布的设计初衷是建造军事基地，其工作原理和石膏绷带一样，当朝其喷水时，会发生一个化学反应，干燥一点后，会出现一个非常坚固的建筑结构，足以对抗任何极端气候。奎因表示，混凝土布很容易制造、便于处理而且造价便宜，足以成为没有防风地窖受灾民众的"庇护所"。
奎因表示，一个更加激进的建筑学派的想法甚至更加大胆，他们设计出了一种名为"地下大楼"（与摩天大楼相对）的建筑，该建筑就是被建造在地下，以免受龙卷风经过的"池鱼之殃"。（刘.霞.）
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我国首次采用碳纤维材料造轻型飞机 售价70到80万
新华网珠海１１月１４日电（记者魏蒙）中国首次采用碳纤维材料制造的两架轻型飞机１４日在珠海下线。被命名为“红嘴鸥”的这两架轻型运动飞机拥有完全的自主知识产权，将参加于１６日开幕的第８届中国航展，并在航展上作静态展示。
记者在位于珠海机场对面的一个小型广场上看到，这款机长５．９５５米，高１．９８７米，翼展８．４６４米的轻型运动飞机，由于空机重量仅２８０公斤，在地面上，靠人力即可推动。这架飞机拟定售价为７０到８０万元人民币。
据了解，这款飞机由南昌航空大学和珠海强恩玻璃钢制品有限公司联合研制。据介绍，“红嘴鸥”轻型运动飞机为单发双座型，飞机结构９０％为复合材料制成，主要采用碳纤维、玻璃纤维、环氧树脂、夹芯材料等制造成型。
目前，中国民航中南管理局已经接受了“红嘴鸥”《中国民航型号设计批准书》的申请工作。在正式拿到“出生证”之前，“红嘴鸥”将在第８届中国航展上作静态展示。
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我国在碳材料领域又获重大突破
由中国科学院院士邢球痕，中国工程院院士孙晋良、姚穆、周国泰等院士与专家组成的鉴定委员会，5月30日对由航天四院自主研制的高性能碳纤维产品进行了鉴定。鉴定委员会认为，该材料制品性能稳定，生产工艺先进，总体技术水平达到国内外同类产品的先进水平，具有较好的经济和社会效益，并建议尽快在国内市场推广应用。
碳纤维及其复合材料是伴随着我国航空航天及国防事业的快速发展而成长起来的新型材料，属于国家大力发展的战略性新兴产业，产品具有高比强度，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，其密度仅为钢的1/4，但强度却是钢的10倍。既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用，可广泛应用于航空、航天、汽车、环境工程、化工、能源、交通、建筑、电子、运动器材等众多领域。特别是可以用在风力发电等环保性新能源开发中。
长期以来，我国碳纤维研制生产水平较低，国外技术和产品严格封锁。为彻底扭转我国碳纤维受制于国外的状况，在国防科工局、陕西省、西安市、航天科技集团公司和国内多名材料专家的关心和支持下，航天四院于2008年4月成立了以高性能碳纤维工程化、产业化为主业的西安康本材料有限公司，陕西省高性能碳纤维制造及应用工程研究中心同步挂牌运行。
经过两年多的集中攻关，先后攻克了原料纯化及纺丝液过滤技术等多项关键技术，并自主研发了聚合反应釜、加压蒸汽牵伸箱、表面处理机等碳纤维生产的核心设备。2009年3月和6月，原丝生产线和碳化生产线相继实现贯通，并于9月份生产出了碳纤维产品。2010年，采用航天四院康本公司HT-1碳纤维研制生产的产品经试验使用，各项性能表现达到了进口或国内同级产品的水平。
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碳纤维：新材料之王踏上征途
2011年06月05日 02:46江南江南时报
本周四，A股再度跌破2700点让很多个股很受伤，连续下跌也令市场各方噤若寒蝉。正是在这样的恐慌中，以大橡塑、中钢吉炭为代表的碳纤维股强势上攻，为大盘带来一些生机。被业内人士誉为“新材料之王”的碳纤维，由于它的“外柔内刚”，已成为重要的战略物资。
碳纤维：新材料之王
碳纤维是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，它是用一些含碳的有机纤维，如腈纶丝、沥青及粘胶纤维等做原料，跟塑料树脂结合在一起，放在惰性气体中，经碳化而成的新型纤维材料。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。此外，碳纤维还兼有其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等，可以称之为新材料之王。因此可以广泛应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。
国内需求基本依赖进口
世界碳纤维格局：发达国家成熟产业，行业集中度高。世界碳纤维的生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家，主要生产商为日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团，三家企业就占据了世界78%左右的产量。
从需求情况来看，世界碳纤维的消费结构集中在工业应用、航天航空和体育休闲三个方面，目前工业应用约占总消费量的58%；航空航天方面应用约占23%，体育运动器材应用约占19%。1991-2009年，碳纤维在工业应用领域的消耗是持续增长的，航空航天领域基本保持平衡，而体育用品在碳纤维应用的比例则持续下降，碳纤维应用逐渐从航空航天、体育用品向民用工业应用转移，特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产，其价格将不断降低，民用工业用量将继续保持大幅度增加的趋势。
我国碳纤维产业基本依赖进口。我国碳纤维的生产尚处于起步阶段，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右，2009年自给率提高到16%以上，仍主要依赖进口，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。有专家统计，现在中国的碳纤维复合材料需求量很大，数字大约是10000吨，而产能只有4000至5000吨。随着国家的重视，产能正在进一步提高。中国目前专门生产碳纤维的厂家只有十多家，但高端应用技术还有待突破。
产业化意义重大
“我国在碳纤维复合材料上还处于发展阶段，没有形成真正意义上的产业化规模”，中国复合材料学会一位负责人告诉记者。
复合材料就是将两种材料混合在一起，其性能就比单一的材料更加明显，如碳纤维、芳纶纤维等。中信建投研究员韩梅在接受采访时说，“碳纤维、玻璃纤维本身重量和材质都比较轻，这样的材料就非常适合运用到航空航天、轨道交通等领域当中。”
韩梅认为，如果碳纤维等复合材料产业能够顺利得到发展，对我国的节能减排也有举足轻重的意义。比如汽车，如果外壳用复合材料制成，车体重量就会减轻，那么油耗也就会降低。
据中信建投的研究报告显示，碳纤维供过于求的格局将维持到2011年，到2012年基本供需平衡，2013年后快速增长的行业需求将有望使行业向供小于求的趋势发展。
“七君子”抢跑
中钢吉炭：碳纤维龙头股。公司是一家专业化的碳纤维生产企业，技术实力雄厚，新项目进展顺利，盈利有望不断改善。公司在江城投资的碳纤维项目于2008年开建，一期500吨/年的生产线建设将于今年8月投产，二期1500吨/年的生产线建设将于2012年年底投产，届时江城碳纤维公司年产能将达到2000吨，成为国内重要碳纤维生产基地。公司目前拥有江城碳纤维公司30%股权。
金发科技：碳纤维项目今年6月前投产。首期产值预计可达10亿元，全面投产后将实现年产2000吨高性能PAN碳纤维的生产规模，年产值将达100亿元。
大元股份：子公司碳纤维新产品通过专利初级审查。
吉林化纤：大股东力推碳纤维研发和建设。计划于2011年7月建成年产5000吨碳纤维原丝项目，并根据市场拓展情况，进一步扩大生产规模，力争在高性能新型纤维材料的研发和生产方面取得跨越式发展。
大橡塑：设备涵盖碳纤维等多领域。
博云新材：公司是我国先进复合材料领域的龙头企业，在炭/炭复合材料领域具备国际竞争力，打破了国外在该领域内的技术垄断。
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全球碳纤维市场需求潜力巨大
生意社6月9日讯 随着航空航天等领域对碳纤维需求的持续增长，全球碳纤维市场正以每年平均两位数的速度快速增长。据美国Lucintel公司研究称，未来5年全球碳纤维市场将以每年13%的速度继续增长，预计到2015年全球碳纤维市场将达到23亿美元。
市场人士表示，航空航天、风力发电、运动器材等领域对碳纤维的需求正在快速增长，此外碳纤维的应用领域正在不断拓宽。在航空航天领域，越来越多的商务飞机和军用飞机的主要或次要结构件模型将应用碳纤维复合材料生产。除了航空航天以外，随着全球风电市场的逐步壮大，风电叶片也已经成为碳纤维主要的应用领域之一。据了解，一套机组仅叶片就重18吨，如果用碳纤维，能减轻6吨，还增加了强度和韧性，也增加了发电功率，如此优秀的品质使碳纤维在风电叶片上的应用越来越多。有专家预计，到2014年，每年将有超过5万吨的碳纤维流入叶片市场领域。
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