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全球碳纤维复合材料市场调查

碳纤维是现代宇航工业的物质基础,具有不可替代性,被广泛应用于导弹武器、空间平台和运载火箭等航天领域。在大型先进飞机中,碳纤维复合材料被广泛用作主承力结构材料。且在近期研制成功的新型飞艇中,碳纤维也被用做结构材料。因此,航空航天业发达的地区对碳纤维复合材料就有很高的需求。
 
预计到2024年,北美的碳纤维复合材料市场规模将继续保持其优势。成熟的航空航天行业已使该地区的飞机交付量增加,从而促进了该行业的增长。在美国,成熟的航空航天行业领导者将进一步巩固该地区的优势。
随着美国航空航天和国防领域持续进行研发活动,预计行业需求将在未来几年呈现出巨大的增长。由于欧洲有大量军用飞机制造单位,欧洲将占据重要份额。此外,意大利和德国的高端汽车产业的存在将进一步加强产品渗透。
亚太地区在预测期间将增长超过12%。整个地区汽车行业的蓬勃发展以及对航空业的高投入将推动该地区的增长。例如,印度军用航空领域预计将在未来20年内投资约350亿美元。直到2024年,这些投资将为行业规模带来高增长前景。
 
再来看看有哪些领域用到了碳纤维复合材料
碳纤维复合材料作为一种高大上的材料,其应用领域自然也是比较高端的,包括:航空航天、航海、轨道交通、风电、公共基础设施、医疗和工业设备、体育休闲产品,以及时尚生活用具等领域。以下选取了其中5个领域。
 
航空航天和国防
预计到2024年,航空航天行业的碳纤维复合材料市场将占据190亿美元的最大份额。军事和商业航空领域的增长将主要推动该领域规模的增长。商用飞机的高碳纤维需求可归因于飞行承受能力的提高,这导致了全球航空客运量的增长。这种客运量的增加将进一步巩固未来几年该领域的优势。
 
汽车
2016年,汽车占据了20%以上的显要份额和超过2.5万吨的需求。在汽车行业使用碳纤维复合材料主要归因于碳纤维复合材料基体材料的高效生产而降低了价格。由于价格下降,碳纤维复合材料也可以在未来几年用于中级车。混合动力跑车在它们的i系列热衷采用碳纤维复合材料。2015年大约卖出了2.4万辆i3和5500辆i8,进一步为行业大幅增长做出了贡献。
 
风能
到2021年,风力涡轮机复合材料市场预计将达到121.7亿美元,2016年至2021年的复合年增长率为9.28%。
用于生产风力涡轮机叶片的碳纤维的需求的增长以及对可再生能源需求的增加正在推动该市场的增长。然而,与碳纤维和环氧树脂等原材料的高成本以及复合材料的可回收性问题相关的问题是阻碍碳纤维复合材料市场增长的因素。
 
体育&休闲
碳纤维的高强度、高模量和轻质特性使体育运动产品达到了新的性能水平。高尔夫球杆、网球拍、滑雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿、棒球棒和自行车的性能都通过碳纤维增强材料得以提高,并且进一步增加体育器械的机会是无穷的。
在体育用品中使用碳纤维的原因不仅在于其轻质和耐用的特性,而且在设计极其特定的应用时也有很大的自由度。2016年该领域碳纤维复合材料需求量为1.5万吨,预计到2022年将达到2.1万吨。
 
义肢
在美国,下肢截肢是截肢数量中最多的,这导致下肢义肢的碳纤维复合材料的使用量增加。与上肢义肢装置相比,患者个人更关心下肢义肢装置。根据Amputee Collation的统计数据,大约65%的截肢是下肢截肢的。义肢制造公司正在为下肢义肢提供更多的碳纤维复合材料产品。?ssur、Ottobock、Hanger公司、The Ohio Willow Wood公司和Allard USA公司是一些义肢制造公司,提供碳纤维复合材料的下肢义肢。因此,在北美,用于义肢的碳纤维复合材料的使用量也在增长,从而促进了市场收入的增加。
根据患者的个人功能需求,可为患者提供各种各样的义肢。义肢需要定制,以适应患者的身形,并在设计时考虑到精确的功能需求和目标。这些包括专门设计的用于休闲运动和身体调节(如健美操和跑步)的运动型精密义肢。
设计出理想的跑鞋,这结合了?ssur在运动义肢上的无与伦比的专业知识与耐克的世界闻名的牵引和气垫技术。由?ssur打造的Cheetah Xtreme(见图3)专为快速短距离冲刺而设计,碳纤维片比其他Cheetah系列的跑鞋具有更流畅的曲线。这种动态形状使脚更加弯曲,从而提供强大的冲刺能量。从长远来看,这些因素有望促进欧洲市场的增长。此外,预计在该地区,一些公司在义肢领域的投资增长也预示着市场的增长。公司不断投资于假肢产品用的碳纤维复合材料的研究和开发,以满足该地区被截肢的人们对碳纤维复合材料义肢日益增长的需求。
应用市场的不断细分还将推动碳纤维复合材料技术的差别化发展,将有更多、更好的碳纤维复合材料制品被制造出,以促进社会绿色发展、满足人们多样化的生活需求。
 
最后看看碳纤维回收问题
目前制造过程每年产生约2.4万吨碳纤维废弃物,ELG碳纤维公司总经理Frazer Barnes认为,随着行业的扩大,到2021年碳纤维废弃物将达到约3.2万吨。碳纤维回收,特别是那些用树脂浸渍的碳纤维,是一项重大挑战。大多数碳纤维增强塑料(CFRP)使用热固性基体(如环氧树脂)制成,在固化后不能熔融或再成型。
使用再生碳纤维可以减小对环境的影响,其生产仅消耗原生纤维生产所需能量的约10%。
 
这种节约能源很重要。根据生命周期分析,车辆可能需要行驶15.5万公里才能因使用碳纤维节省的燃料抵消其生产所需能量。而在同样的情况下使用再生碳纤维,车辆可以行驶少于1.5万公里。

 

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