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              加速爆發的新材料,究竟“新”在何處?

              2023-10-27 10:18:49 來源:央視財經
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              簡介:近年來,一批蓬勃發展的新興產業,正在以勢如破竹的速度,成為構筑現代化產業體系的新支柱。其中,作為先進制造業的“底盤技術”,新材料是支撐高端裝備和重大工程不可或缺的物質基礎。
              近年來,一批蓬勃發展的新興產業,正在以勢如破竹的速度,成為構筑現代化產業體系的新支柱。其中,作為先進制造業的“底盤技術”,新材料是支撐高端裝備和重大工程不可或缺的物質基礎。

              據測算,今年1至9月,新材料產業總產值超過5萬億元,保持兩位數增長。加速爆發的新材料,究竟“新”在何處?和傳統材料相比,又有怎樣的過人之處?

              賽場上,它助力運動員刷新紀錄;生活中,它讓輕裝上陣成為習慣;太空里,它向金屬材料發起凌厲沖擊。它,就是碳纖維。一束筷子粗細的T1000級碳纖維,足以拉動兩架C919國產大飛機。世界上具備碳纖維研發和規?;a能力的國家屈指可數,中國便是其中之一。


              T1100級的碳纖維


              中復神鷹碳纖維股份有限公司副總經理 陳秋飛:5毫米寬的一束碳纖維,里面包含了12000根單絲。今年剛剛實現量產的T1100級的碳纖維和實驗室的突破不一樣。只有批量穩定化生產,質量才穩定,才可以滿足航空航天等大量工業化應用的需求。


              碳纖維

              2021年,我國首次成為全球最大的碳纖維生產國;2022年,國產碳纖維用量首次超越進口量。今年五月,全球單體最大年產2.5萬噸高性能碳纖維項目,在西寧全面投產。隨著國產化碳纖維大規模生產,曾經被進口限制推高的價格應聲回落,受限于成本的需求大量釋放。


              碳纖維


              像滑雪場一樣開闊的一片區域,是一支海上風電葉片的內腔,這支葉片的長度達到了123米。而懸在空中的是正在吊裝的主梁,主要由碳纖維制造而成,主梁在葉片中的作用相當于人的脊梁。

              一支葉片的碳纖維用量大約在10噸左右,碳梁占風機葉片重量的五分之一,成本則占到三分之一以上。

              鋪在巨大的風機葉片中,像海苔片一樣薄薄一層的碳梁,實際上最厚的地方是由十幾層的碳板組成。一塊重約一千克的碳板,其碳纖維含量達70%以上。今年以前,這家工廠一直使用進口碳纖維,一塊碳板的價格在150元左右。工廠從今年開始使用國產碳纖維,成本下降了一半。

              成本降低讓企業有了更多選擇,產品也有了更多可能。

              中材科技風電葉片股份有限公司研發總監 李成良:我們現在量產的120米級海上風電葉片,是全球最長的海上風電葉片,限制葉片長度進一步增加的主要因素是重量?,F在葉片采用的是普通模量的碳纖維,如果采用更高性能的碳纖維,可以使葉片的重量進一步減輕,葉片將來有可能做到更長。

              對于日后碳纖維的供應和價格,李成良從上游供應商那里得到了信心。

              即便風電葉片已經是碳纖維用量最大的行業之一,但目前碳纖維也只用在了海上風電葉片的主梁上,李成良的團隊正在計劃將更高性能的碳纖維用到更多關鍵部件中,并嘗試在陸地葉片上使用碳纖維,而陸地風電葉片的市場規模,大約是海上的十倍。


              碳纖維用在了海上風電葉片的主梁


              用得起碳纖維的行業越來越多,用得上碳纖維的市場也在加速形成。在“雙碳”戰略的推動下,氫能作為未來國家能源體系的重要組成部分,吸引了一批未來產業的布局,儲運就是亟待破解的難題。

              纏繞碳纖維的儲氫瓶,用于加氫站之間的氫氣轉運,相比傳統的儲氫鋼瓶,它中間包裹的這只鋼瓶內膽的厚度可以從兩厘米下降到一厘米,在同樣重量的情況下可以多運30%的氫氣。

              用更輕便的容器,儲存更多的氫氣,是行業的發展方向,也是碳纖維可以大顯身手的地方。一條今年剛取得制造許可的產品批量生產線,目前正與車企聯合開發氫燃料電池乘用車所需的儲氫瓶。

              一只63升的儲氫瓶,可以存下相當于它體積500倍的氫氣,儲氫瓶內壁則處于70兆帕的高壓狀態。


              新材料加快形成新質生產力


              中材科技(蘇州)有限公司研發中心副主任 吉增香:70兆帕可以理解為在指甲蓋大小的面積上,要承受700公斤的重量。白色的是塑料內膽,起到密封作用,整個70兆帕的強度完全是由黑色的碳纖維提供。

              無論是從0到1的突破,還是從1到100的深耕,以碳纖維為代表的新材料,不斷通過技術創新,撬動產品升級,推動產業躍遷。

              集聚資源協同創新 我國新材料產業進入發展新階段

              作為新型材料領域的明星,碳纖維只是新材料飛速發展的一個縮影。數據顯示,2022年我國新材料產業總產值約6.8萬億元,比2012年增長了近6倍,年均復合增長率超過20%。

              多項關鍵新材料取得突破性進展的背后,離不開科技創新的力量,而新材料的發展,又進一步支撐了新技術的進步,加快形成新質生產力,新材料還將如何發力?

              國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任、中國工程院院士干勇表示,一代材料決定一代技術,新材料是一個底盤技術,同時更是一個先行技術。近年來,正是在關鍵材料上的一個個突破,有力支撐了我國軌道交通、載人航天、能源工程、電子信息、生物技術等新一代技術的發展,并對上下游產業形成了有力推動。

              國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任 中國工程院院士 干勇:新的鋼鐵材料,特種合金材料,我們建造了全世界最長的4.2萬公里的高鐵,還有新材料發展推動了我們的新能源汽車在全世界引領技術發展。信息材料,特別是化合物半導體,我們已經突破了很多。這些新材料的發展,對制造強國在高質量發展中進入高質量階段,已經打下了比較好的基礎。


              新材料加快形成新質生產力


              目前,我國新材料產業面臨重大戰略需求,進入發展關鍵窗口期。以納米材料、碳基材料、涂層材料、先進纖維材料、第三代第四代半導體等先進新材料為代表的關鍵核心領域,正成為全球未來競爭的焦點。


              新材料加快形成新質生產力


              國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任 中國工程院院士 干勇:特別是在集成電路14納米、22納米以下甚至到7納米以下。這方面一些材料我們要跟上。在前沿材料的布局上,很重要的一種材料就是信息新材料。它支撐了國家整體的算力底座與未來人工智能時代的國力之爭?,F在量子通信、量子顯示、量子計算、量子檢測都在布局,包括未來6G材料,信息的存儲材料等。實際上對未來產業發展也提供了基礎。

              近年來,在新材料領域,全球競爭越來越激烈。干勇認為,通過國家重大專項集聚創新資源,打造多主體、全鏈條、系統化的新材料體系,可以實現從材料大國向材料強國的轉變。目前,我國新材料領域的專業技能人才數量,位居世界第一。其中,中科院和工程院院士200多名,材料科技人才超過115萬人;新材料的全國重點實驗室超過60個;近期啟動的新材料重大專項逐步實施,這些都將成為全面推動我國新材料產業高質量發展的支撐。

              家新材料產業發展專家咨詢委員會主任 中國工程院院士 干勇:形成若干長久、穩定、高水平的研發平臺,去全面推動中國新材料向高端發展。在新質生產力的新的階段下,新材料會進入一個蓬勃發展的階段。而且有些材料由于需求巨大,通過超大市場拖動,發展速度會超越常規,自主國產化的材料品種越來越多,在高端材料上的突破能力就越來越強。
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