应用推广极具潜力
碳纤维工程提出的目标是,到2015年,碳纤维产能达到1.2万吨,基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求。李克健认为,在2015年产能达到1.2万吨,这个目标实现难度不大,因为目前建成产能已接近1万吨。如果2015年能达到1.2万吨的产能水平,则基本能满足需求。当前国内碳纤维应用除军工外,主要集中在热场保温、刹车片、体育休闲、建筑等领域。李克健说:“未来碳纤维用量增加部分将主要集中在风电叶片、高压输电缆芯和汽车领域。”
据李克健介绍,55米以上风电叶片的关键部位必须要用碳纤维复合材料,特别是海上风力发电全部是大功率的,粗略估计,一组叶片需要用碳纤维复合材料几百到1200千克。高压输电方面碳纤维主要是用来生产碳纤维复合材料缆芯,可有效减少输电线下垂产生涡流导致的电流损耗,降低塔架密度和强度,目前已进行了几万千米的挂网实验,效果非常不错,碳纤维用量约70千克/千米。据悉,未来我国每年新增输电线路100万千米,老化改造线路约20万千米,并且这个数字还在不断增加。
在汽车方面,汽车工业正面临资源和环境的严峻挑战,推进汽车轻量化以降低油耗是汽车工业发展的主题,而碳纤维复材是理想的以塑代钢材料。
设备攻关势在必行
不过,李克健对1.2万吨年产能到底有多少能变成产量表示担忧。他介绍说,由于技术不过关,我国很多碳纤维装置出现“趴窝”现象。碳纤维制备过程分为聚合、纺丝、预氧化、炭化和表面处理等多道工序,无论是工艺技术还是设备开发以及配套材料,只要有一项跟不上研制和产业化进程,就会最终影响到碳纤维产业。
目前,只有少数企业实现了全流程的国产化,但质量如何尚待考察,大部分碳纤维装置的关键设备还是依赖进口。但像预氧化炉、碳化炉等关键设备,因为国外始终对我们“设卡”,依靠进口则随时面临“禁运”风险。不过,跟进口设备相比,国产设备在温度、气氛、张力等精度控制方面还有一定差距,导致产品不匀率上升,生产效率也难以提高。所以,碳纤维工程中将这些列入重要研发内容非常有必要,这些设备的攻关势在必行。他说:“这些关键设备一旦开发成功,不但可以满足国内需求,还可以出口,形成一个产业,可谓一举两得。”此外,碳纤维制备用油剂和上浆剂等关键原料的开发也同样必要,这些原料目前在我国还处于研发阶段,不能满足生产需求。