Vuoteen 2025 mennessä maani uudet materiaalit saavuttavat 10 biljoonaa, ja nämä kolme suuntaa räjähtävät varmasti
Yksi uusista materiaalisuunnista: kevyet materiaalit
1. Hiilikuitu
Hiilikuitumateriaaleja käytetään ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, tuulivoimassa, urheilussa ja vapaa-ajalla, autoissa ja muilla aloilla erinomaisilla ominaisuuksillaan. Ne ovat yleisimmin käytettyjä ja markkinasuuntautuneita materiaaleja uusien materiaalien alalla, ja niitä kutsutaan "uusien materiaalien kuninkaaksi". Globaali hiilikuitumarkkinoiden kysyntä on kasvanut nopeasti viime vuosina, ja maani on myös tarttunut tilaisuuteen kehittyä maailman toiseksi suurimmaksi hiilikuitujen tuottajaksi.
Ulkomaihin verrattuna maani hiilikuituteollisuudella on kuitenkin edelleen ongelmia, jotka liittyvät alhaisen kapasiteetin käyttöön, harvoihin huippuluokan tuotteisiin sekä vaikeaan soveltamiseen ja kehitykseen. Jatkojalostusteollisuus on edelleen vahvasti riippuvainen tuoduista hiilikuitutuotteista. Nykyisessä kansainvälisessä ympäristössä hiilikuitumittakaavan tuotannon ja sovelluskehityksen kaksoisautonomian toteuttaminen on avain maani kansallisen puolustuksen ja valmistusvoiman vahvistamiseen ja toimitusketjun vakauden varmistamiseen.
Hiilikuitu on hiilirunkorakenne epäorgaanisessa kuidussa, jonka hiilipitoisuus on yli 90%, joka muodostuu orgaanisten kuitujen pyrolyysistä ja hiiletyksestä, kuten polyakryylinitriili (PAN) (tai piki, viskoosi) korkean lämpötilan ympäristössä korkean suorituskyvyn materiaalina. Valmistettu 1960-luvulla.
Hiilikuidulla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja kemiallinen stabiilisuus: koska kuitu, jolla on suurin spesifinen lujuus (lujuusspesifinen tiheys) ja suurin erityinen jäykkyys (modulusspesifinen tiheys) tällä hetkellä massatuotantona valmistettujen korkean suorituskyvyn kuitujen joukossa, hiilikuitu on tärkeä osa ilmailu- ja avaruusteollisuutta, tuulivoimaa Ihanteellinen materiaalit terille, uusille energia-ajoneuvoille ja muille aloille, joilla on kevyitä vaatimuksia. Korroosionkestävyyden, korkean lämpötilan kestävyyden ja pienen paisuntakertoimen ominaisuudet tekevät siitä korvikkeen metallimateriaaleille ankarissa ympäristöissä; lisäksi sähkön- ja lämmönjohtavuusominaisuudet laajentavat sen käyttöä viestintäelektroniikan alalla.
Kunkin hiilikuitunipun filamenttien lukumäärän mukaan hiilikuidut jaetaan yleensä kahteen luokkaan: pieni hinaus ja suuri hinaus. Pienellä hinauksella on parempi suorituskyky, mutta korkeampi hinta, ja sitä käytetään yleensä korkean teknologian aloilla, kuten ilmailu- ja sotilasteollisuudessa, sekä huippuluokan urheilutuotteissa; suurella hinauksella on alhaisemmat kustannukset ja sitä käytetään usein perusteollisuudessa, mukaan lukien siviilirakentaminen, kuljetus- ja energialaitteet jne.
Maailmanlaajuinen kapasiteetti ja kysyntäodotukset
Vuonna 2020 maailmanlaajuinen hiilikuitujen käyttökapasiteetti on 171 650 tonnia, mikä on 16 750 tonnia enemmän kuin vuonna 2019, kasvua 10,8%. Yhdysvallat, Kiina ja Japani ottivat tärkeimmän tuotantokapasiteetin, jonka osuus oli 21,7%, 21,1% ja Japani 17,0%. Tällä hetkellä suurilla valmistajilla on edelleen noin 80 000 tonnia vuodessa keskeneräisiä laajennussuunnitelmia, mikä heijastaa myös valmistajien optimistisia odotuksia alan näkymistä.
Kysynnän osalta hiilikuitumarkkinoiden neljä suurinta sovellusteollisuutta ovat ilmailu- ja avaruusteollisuus, tuulivoiman terät, urheilu ja vapaa-aika sekä autot. Vuonna 2020 neljän jatkojalostusteollisuuden osuus hiilikuidun kysynnästä on yli 70 prosenttia ja tuotantoarvosta yli 76 prosenttia.
Vuodesta 2015 lähtien teollisuus arvioi, että maailman hiilikuitujen kysyntä on säilyttänyt noin 12%: n kasvun, mutta epidemian vaikutusten vuoksi hiilikuidun maailmanlaajuinen kysyntä vuonna 2020 on yhteensä 107 000 tonnia, mikä on vain 3% enemmän kuin vuonna 2019. Kokonaismyyntimäärä oli noin 2,615 miljardia Yhdysvaltain dollaria, mikä on 8,8 prosentin lasku vuodentakaisesta, mikä johtui pääasiassa epidemian aiheuttamasta ilmailualan laskusta, joka vaikutti arvokkaan korkean suorituskyvyn hiilikuidun myyntiin. Tuulivoimakentästä on tullut teollisuuden tärkein liikkeellepaneva voima kasvun ylläpitämisessä, ja hiilikuidun kysyntä on säilyttänyt epidemiasta huolimatta 20 prosentin vuotuisen kasvun.
Lyhyellä aikavälillä maailman ilmailuteollisuuden elpyminen ja tuulivoimalaitteiden laajamittainen asennus vuonna 2021 voivat tuoda hiilikuitumarkkinat takaisin nopean kasvun kanavaan. Pitkällä aikavälillä ilmailualan on sulatettava ylikapasiteettia vuonna 2020, ja tuulivoima on jatkossakin hiilikuitumarkkinoiden kasvun tärkein liikkeellepaneva voima tulevaisuudessa. Lokakuussa 2020 yli 400 tuulivoimayhtiön edustajat ympäri maailmaa julkaisivat yhdessä "Wind Energy Beijing -julistuksen", jonka tarkoituksena on lisätä yli 50 miljoonaa kilowattia asennettua kapasiteettia vuosina 2020-2025.
Suurten tuulivoimavalmistajien tuotannon lisääntyessä hiilikuidun käyttöä tuulivoimaloissa ei ole vielä otettu laajamittaisesti käyttöön, ja vain maailman tuulivoimajätti Vestas on muodostanut laajamittaisen sovelluksen. Kun muut tuulivoimayhtiöt kehittävät sovelluksia hiilikuitukomposiiteille, hiilikuidun kysyntä tuulivoimateollisuudessa kasvaa todennäköisesti eksponentiaalisesti. On arvioitu, että vuoteen 2025 mennessä hiilikuidun kokonaiskysyntä maailmassa ylittää 200 000 tonnia, mikä vastaa 13,3%: n vuotuista kasvuvauhtia.