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碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)是一類重要的性能材料,但來(lái)自COVID-19的干擾使該行業(yè)的未來(lái)變得不確定。在一份名為《碳纖維復(fù)合材料的未來(lái)》的新報(bào)告中,Lux Research概述了碳纖維和CFRP面臨的主要挑戰(zhàn)和機(jī)遇,以及標(biāo)準(zhǔn)化和回收利用如何使CFRP市場(chǎng)在2030年前發(fā)展成為價(jià)值640億美元的產(chǎn)業(yè)。 碳纖維產(chǎn)業(yè)面臨三大挑戰(zhàn):基礎(chǔ)市場(chǎng)疲軟、纖維標(biāo)準(zhǔn)化和回收利用。“實(shí)現(xiàn)纖維標(biāo)準(zhǔn)化和纖維回收是擴(kuò)大CFRP市場(chǎng)的關(guān)鍵,”Lux研究助理和報(bào)告的主要作者Drishti Masand說(shuō),“標(biāo)準(zhǔn)化將是使碳纖維回收成為一個(gè)更加全球化和統(tǒng)一的系統(tǒng),并提供供應(yīng)鏈安全的關(guān)鍵?;厥仗祭w維將擴(kuò)大市場(chǎng)價(jià)值,并在不損害現(xiàn)有應(yīng)用的前提下,創(chuàng)造CFRP的新應(yīng)用。隨著更廣泛的價(jià)值鏈和更多公司利用碳纖維進(jìn)行生產(chǎn)的機(jī)會(huì),將CFRP作為一種新材料選擇的公司和行業(yè)的數(shù)量將擴(kuò)大。”
“中國(guó)政府已經(jīng)啟動(dòng)了前體標(biāo)準(zhǔn)化,這可能會(huì)促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的變革,使企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力并保持市場(chǎng)份額。”Masand解釋道。
自2017年上一次發(fā)布報(bào)告以來(lái),Lux Research大幅下調(diào)了對(duì)主要市場(chǎng)碳纖維(CF)消費(fèi)量的預(yù)測(cè)。最大的差異在于航空航天領(lǐng)域。2017年對(duì)商業(yè)航空公司交付量的預(yù)測(cè)過(guò)于激進(jìn),甚至在737最大生產(chǎn)量停產(chǎn)和COVID-19疫情的雙重影響之前,需要下調(diào)預(yù)測(cè)。隨著這些極端事件的發(fā)生,預(yù)測(cè)將大幅下降,從2.7萬(wàn)噸下降到2020年的2.1萬(wàn)噸,而到2030年僅為3.5萬(wàn)噸(而上一次預(yù)測(cè)中提到的2025年將超過(guò)4.5萬(wàn)噸)。事實(shí)上,2020年的消費(fèi)量可能遠(yuǎn)低于圖中所示。
自2017年以來(lái),汽車(chē)行業(yè)也受到了影響;在COVID-19之前,銷(xiāo)售和利潤(rùn)都受到了打擊,此后大幅下滑。這大大推遲了CF的采用,新的預(yù)測(cè)顯示,2030年汽車(chē)保有量將達(dá)到6.4萬(wàn)噸,比2017年報(bào)告中的預(yù)測(cè)晚了大約5年。
在回收方面,Lux Research指出,在過(guò)去十年中,CFRP回收初創(chuàng)企業(yè)和技術(shù)的數(shù)量在增加,而且它們正在取得迅速的進(jìn)展。然而,大多數(shù)回收技術(shù)都集中在后工業(yè)廢料上。根據(jù)Lux Research的研究,CF回收還需要發(fā)展到消費(fèi)后的廢物,以實(shí)現(xiàn)完全的價(jià)值捕獲。
大多數(shù)r-CF與熱固性聚合物一起使用;然而,也有一些公司將r-CF與熱塑性塑料一起用于3D打印復(fù)合部件。問(wèn)題是r-CF通常是短切形式,這限制了纖維的適用性。初創(chuàng)企業(yè)正在努力改善復(fù)合材料回收工藝和采用率,因?yàn)榉ㄒ?guī)目前還不太可能做到這一點(diǎn)。
此外,據(jù)報(bào)道,r-CF的剛度和抗拉強(qiáng)度低于原切CF,這也限制了其應(yīng)用的可能性。雖然r-CF生產(chǎn)商聲稱回收纖維的性能損失很小,并且可以很容易地替代原生纖維,但是根據(jù)Lux Research,復(fù)合材料生產(chǎn)商不同意這一說(shuō)法。R-CF的采用率很低,因?yàn)樾枰M(jìn)行更多的市場(chǎng)研究和生命周期測(cè)試,以確定如何整合和使用它。Lux Research表示,r-CF不能作為原生CF的“替代品”,但它可以用于汽車(chē)工業(yè)中非結(jié)構(gòu)部件的新應(yīng)用、鋼和玻璃纖維的建筑應(yīng)用以及在不斷增長(zhǎng)的3D打印行業(yè)中代替短切的原生纖維。
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