Đến năm 2025, vật liệu mới của đất nước tôi sẽ đạt được 10 nghìn tỷ, và ba hướng này chắc chắn sẽ bùng nổ.
Một trong những hướng vật liệu mới: vật liệu nhẹ
1. Sợi carbon
Vật liệu sợi carbon được sử dụng trong hàng không vũ trụ, năng lượng gió, thể thao và giải trí, ô tô và các lĩnh vực khác với tính chất tuyệt vời của chúng. Chúng là những vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất và định hướng thị trường trong lĩnh vực vật liệu mới, và được gọi là "vua của vật liệu mới". Nhu cầu thị trường sợi carbon toàn cầu đã tăng nhanh trong những năm gần đây và đất nước tôi cũng đã nắm bắt cơ hội để phát triển thành nhà sản xuất sợi carbon lớn thứ hai thế giới.
Tuy nhiên, so với nước ngoài, ngành công nghiệp sợi carbon của nước ta vẫn còn những vấn đề về sử dụng công suất thấp, ít sản phẩm cao cấp, ứng dụng và phát triển khó khăn. Ngành công nghiệp hạ nguồn vẫn phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm sợi carbon nhập khẩu. Trong môi trường quốc tế hiện nay, việc hiện thực hóa quyền tự chủ kép về sản xuất và phát triển ứng dụng quy mô sợi carbon là chìa khóa để nâng cao sức mạnh sản xuất và quốc phòng của đất nước tôi và đảm bảo sự ổn định của chuỗi cung ứng.
Sợi carbon là một cấu trúc xương sống carbon sợi vô cơ với hàm lượng carbon cao hơn 90% được hình thành bởi quá trình pyrolysis và carbonization của các sợi hữu cơ như polyacrylonitrile (PAN) (hoặc cao độ, viscose) trong môi trường nhiệt độ cao, như một vật liệu hiệu suất cao. Được sản xuất vào những năm 1960.
Sợi carbon có đặc tính cơ học tuyệt vời và ổn định hóa học: là sợi có sức mạnh cụ thể cao nhất (mật độ cụ thể sức mạnh) và độ cứng cụ thể cao nhất (mật độ cụ thể của mô đun) trong số các sợi hiệu suất cao hiện đang được sản xuất hàng loạt, sợi carbon là một phần quan trọng của hàng không vũ trụ, năng lượng gió Vật liệu lý tưởng cho lưỡi dao, phương tiện năng lượng mới và các lĩnh vực khác có yêu cầu nhẹ. Các đặc tính của khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao và hệ số giãn nở nhỏ làm cho nó thay thế cho vật liệu kim loại trong môi trường khắc nghiệt; ngoài ra, các tính chất dẫn điện và nhiệt mở rộng ứng dụng của nó trong lĩnh vực điện tử truyền thông.
Theo số lượng sợi trong mỗi bó sợi carbon, sợi carbon thường được chia thành hai loại: kéo nhỏ và kéo lớn. Kéo nhỏ có hiệu suất tốt hơn nhưng giá cao hơn, và thường được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như hàng không vũ trụ và công nghiệp quân sự, cũng như hàng thể thao cao cấp; kéo lớn có chi phí thấp hơn và thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp cơ bản, bao gồm xây dựng dân dụng, vận tải và thiết bị năng lượng, v.v.
Quy mô năng lực toàn cầu và kỳ vọng nhu cầu
Năm 2020, công suất khai thác sợi carbon toàn cầu là 171.650 tấn, tăng 16.750 tấn so với năm 2019, tốc độ tăng trưởng 10,8%. Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nhật Bản đảm nhận năng lực sản xuất chính, lần lượt chiếm 21,7%, 21,1% và 17,0%. Hiện tại, các nhà sản xuất lớn vẫn còn khoảng 80.000 tấn / năm kế hoạch mở rộng chưa hoàn thành, điều này cũng phản ánh kỳ vọng lạc quan của các nhà sản xuất đối với triển vọng của ngành.
Về nhu cầu, bốn ngành công nghiệp ứng dụng chính của thị trường sợi carbon là hàng không vũ trụ, lưỡi dao gió, thể thao và giải trí và ô tô. Năm 2020, bốn ngành công nghiệp hạ nguồn sẽ chiếm hơn 70% nhu cầu sợi carbon và hơn 76% giá trị sản lượng.
Kể từ năm 2015, ngành công nghiệp ước tính nhu cầu sợi carbon của thế giới đã duy trì mức tăng trưởng khoảng 12%, nhưng do tác động của dịch bệnh, nhu cầu sợi carbon toàn cầu năm 2020 sẽ đạt tổng cộng 107.000 tấn, chỉ tăng 3% so với năm 2019. Tổng doanh thu khoảng 2,615 tỷ USD, giảm 8,8% so với cùng kỳ năm ngoái, chủ yếu do sự sụt giảm trong ngành hàng không do dịch bệnh, ảnh hưởng đến doanh số bán sợi carbon hiệu suất cao có giá trị cao. Lĩnh vực năng lượng gió đã trở thành động lực chính cho ngành công nghiệp để duy trì tăng trưởng, và nhu cầu về sợi carbon đã duy trì mức tăng trưởng hàng năm là 20% bất chấp dịch bệnh.
Trong ngắn hạn, sự phục hồi của ngành hàng không thế giới và việc đặt thiết bị điện gió quy mô lớn vào năm 2021 có thể đưa thị trường sợi carbon trở lại kênh tăng trưởng nhanh chóng. Về lâu dài, ngành hàng không cần tiêu hóa công suất dư thừa vào năm 2020 và năng lượng gió sẽ tiếp tục là động lực chính cho sự tăng trưởng của thị trường sợi carbon trong tương lai. Vào tháng 10 năm 2020, đại diện của hơn 400 công ty năng lượng gió trên khắp thế giới đã cùng nhau ban hành "Tuyên bố Năng lượng gió Bắc Kinh", có kế hoạch bổ sung hơn 50 triệu kilowatt công suất lắp đặt trong giai đoạn 2020-2025.
Trong bối cảnh mở rộng sản xuất của các nhà sản xuất điện gió lớn, việc ứng dụng sợi carbon trong tuabin gió vẫn chưa được triển khai trên quy mô lớn, và chỉ có gã khổng lồ năng lượng gió thế giới Vestas đã hình thành một ứng dụng quy mô lớn. Khi các công ty năng lượng gió khác phát triển các ứng dụng cho vật liệu tổng hợp sợi carbon, nhu cầu về sợi carbon trong ngành công nghiệp năng lượng gió có thể sẽ tăng theo cấp số nhân. Ước tính đến năm 2025, tổng nhu cầu sợi carbon trên thế giới sẽ vượt quá 200.000 tấn, tương đương với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 13,3%.