主讲嘉宾

　　杨禹，博士、研究员、硕士生导师、中科院山西煤化所科技开发处副处长、质量办主任、保密办主任、军工办副主任，山西省煤基攻关科技重大专项首席科学家，中科院青年创新促进会会员、山西省碳纤维及复合材料工程技术研究中心秘书长。主要从事高性能碳纤维和功能碳纤维的研制，开展碳纤维树脂基复合材料设计、成型及应用基础研究，碳纤维内热防护材料的产业化攻关。先后主持承担973子课题项目、军品配套、山西省重点研发计划、山西省自然科学基金和企业委托等项目。发表研究论文20余篇，授权国家发明专利5项。获得省部级技术发明三等奖一项，入选太原市高端创新型人才、三晋英才拔尖骨干人才。

　　4 核心提示 碳纤维的应用价值

　　碳纤维前景非常好，有极好的投资价值，国内一些大型企业都在进行碳纤维投资。当然，目前国内碳纤维市场比较艰难，能够生存下来的都是几个大厂。国外碳纤维价格低，质量好，单条产线都在2000-3000吨，而我们仅能达到500吨，可以达到1000吨的凤毛麟角，受到国内外的竞争压力大。但一些大企大厂仍然在上马碳纤维，因为它的未来应用趋势非常明显。

　　国内，目前碳纤维一般要和树脂复合做成复合材料。碳纤维通常做成预浸料或者做成布、编成带来用。通过加工，碳纤维产业链的附加值发生了变化，作为化工原料的聚丙烯腈单体，每公斤10元，通过聚合纺丝得到白色的碳纤维，20-45元/公斤，附加值大约是2-4倍；做成黑色的碳丝后每公斤150-300元，附加值增加了7倍，目前一吨聚丙烯腈的价格大约是12000-13000元，做成碳纤维，一吨是100万元左右；如果做成复材，价格每公斤达到400-3000元，附加值非常巨大。

　　从工艺的角度来说，有缠绕、手糊、2D编制、3D编制、模压、涂层、拉挤等各种各样的应用工艺，种类繁多。根据构件的成型，样品不一样，适用环境不一样，所以工艺也不一样。

　　5 核心提示 碳纤维的应用（一）

　　从领域的角度来讲，随着全球变暖，要用到清洁能源，并设法节约能源，石油价格飙升希望能源多样化，经济对高性能的材料提出了应用需求。以往，碳纤维往往用于国防，现在开始从国防转到民用，应用于清洁能源，如风力发电翼片（用量非常大）、压缩气瓶（储氢气瓶是国际上的难点，也是我们国家在公关的重点）;节约能源，如飞机（波音787）、汽车;能源多样化，如核反应堆、深海油田开采;国民经济国防，如医疗设备、数码产品。

　　在航空方面，一架波音777要用到10吨碳纤维，一架波音787要用到35吨碳纤维，一架空中客车A380要用到38吨碳纤维，不得不说航空工业带动了碳纤维产业的发展。波音787几乎整架飞机都在用碳纤维做材料，减重非常明显，以往一次飞行所用的燃油用量现在可以提高到两次。

　　在航天方面，碳纤维在航天飞行器上发挥了不可替代的作用。目前，在我国的航天器上，碳纤维用量非常大，碳/酚醛防热复合材料一方面应用于防热层部件，再入飞行器上;另一方面应用于发动机燃烧室绝热套喷管座部件、扩散段等部件，火箭发动机上。碳/碳防热复合材料应用于喷管、喉衬等防热部件，固体火箭发动机上;应用于推力室身部部件，轨控发动机上;应用于头部、翼前缘、主结构部件，超声速飞行器上。碳纤维环氧结构复合材料、碳纤维双马结构复合材料应用于整流罩、复合基座、惯组基座、卫星支架、级间段、发射筒、仪器舱、诱饵舱部件，弹体/箭体结构上。碳纤维结构复合材料应用于壳体部件，火箭发动机、助推器上。战略导弹火箭发动机三级结构每减少1公斤，增程16公里；战略导弹弹头重量每减少1公斤，可以增程20公里以上。

　　在卫星方面，碳纤维主要做卫星的主承力支架，轻质，可以增大有效载荷；做天线、面板，轻质、高强高模、尺寸稳定性好。卫星用碳纤维复合材料有高模量碳纤维：Toray（M系列、MJ系列）、Hexcel（UHM系列）、Toho（UM系列）；环氧树脂基体、金属基体。复合材料的使用使卫星结构质量仅占总质量的5——6%左右。

　　目前，国内碳纤维材料用量80%以上都用于体育休闲用品，如曲棍球杆、垒球杆、网球拍、钓鱼竿、自行车、高尔夫球杆等，在福建、山东等东南沿海城市用量非常大，利润率非常高。

　　在能源方面，碳纤维用于风力发电翼片、铀离心分离装置、燃料电池箱子、石油勘探与开采。

　　碳纤维在汽车方面的应用是一个亮点，应用于引擎盖、易受冲击部位、传动轴、散射器核心支持部件、车身面板等，车用碳纤维复合材料重量是钢铁材料的25％，但强度是钢材的10倍。与普通汽车相比，应用碳纤维的汽车，减重可以达到40%，节用燃油30%。

　　6 核心提示 碳纤维的应用（二）

　　在船舶制造方面，碳纤维应用于游艇、帆船，在国外得到了大量应用，在我国还未兴起。

　　在压力容器方面，应用于压缩空气呼吸器、储氢罐、压缩天然气储罐等。

　　在建筑补强方面，应用于桥墩增强、甲板增强、柱增强、桥梁护栏等。

　　在机械部件、医疗器械与相关IT产品方面，应用于医用刀片、机器手、管轴才、CT机顶部面板、笔记本电脑外壳。

　　在高速列车方面，车身材料以前用得是钢铁，后来用到铝合金，现在过渡到碳纤维材料。日本等国家将碳纤维增强塑料曲面外板用铆钉铆接在铝构架上，制出了满足需求的车体。

　　在导线方面，ACFR碳纤维复合芯导线，线损减少6.3%，全国减少线损266.67亿千瓦时，相当于每年节约电煤997.35万吨；节约一半的金属铝的用量，按每年电力电路100万吨铝用量计算，能节约铝材近50万吨。节约了线路所占用的土地。全国每年可节约土地30万亩。

　　全球市场格局汽车、风电、航空航天占比大，汽车、风电需求未来增速大。