日本碳纖維事業:從豐田超跑、隱形戰機、到谷歌探月車,還有什麼是它玩不轉的?
小姐姐有話說:
到2020年,全球複合材料市場預計將達到900億美元,年複合增長率為7%~9%。
在產量方面,亞太地區佔世界總產量的近50%,到2018年,這一數字預計將提升到53%。
在複合材料市場的增長中,日本將扮演重要角色。
特別是在碳纖維市場領域,日本已成為世界最大的碳纖維製造國,能夠滿足全球約70%的市場需求量。
今天和你聊聊:
日本的碳纖維事業。
碳纖維是什麼?
碳纖維是製造航空航天等高精簡器材的優質材料,也是解決全球環境問題的一個重要手段。
碳纖維含炭量在90%以上,是一款高強度高模量纖維,具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性。其中,碳纖維的耐高溫居所有化纖之首。
此外,憑藉輕量化的屬性,碳纖維能夠顯著降低其所應用產品在整個生命週期中的CO2排放量。
因此,對碳纖維的需求正在廣泛的應用領域中不斷擴展,尤其是在風能、航空、汽車和壓力容器等領域。
日本的複合材料市場
製造商希望生產出更節省燃料的飛機和汽車、增大風機葉片的尺寸來提高其效率,以及為交通運輸的替代燃料(如氫)製造強大的輕質儲存容器。
碳纖維和碳纖維增強聚合物(CFRP)為此提供了最大程度的減重潛力,因而成為實現這些目標的主要候選材料。
日本在航空航天領域尤其強大,它主導著航空航天應用的CFRP結構的設計、製造和加工。
比如,日本的一款小型商用飛機——三菱支線噴氣式飛機,就是依靠CFRP結構來滿足其高性能要求。
再比如,幾乎35%的波音787結構,也由日本主要使用CFRP來製造。
三大日本碳纖維製造商
全球對碳纖維的需求預計將以12.5%的年複合增長率增長,到2018年將達到9.2802萬噸。所有碳纖維絲束的全球總額定產能,預計將從2012年的10.9230萬噸增加到2020年的15.9萬噸。
目前,全球碳纖維市場的三大主要廠商都在日本,分別是:東麗工業公司、帝人株式會社和三菱麗陽株式會社。
作為世界最大的碳纖維生產商,2015年,東麗工業公司與波音公司簽訂了一份多年供貨合同,為波音787 Dreamliner和777X提供碳纖維。
2016年,三菱麗陽公司最近宣佈了一項與蘭博基尼公司的合作,主要圍繞碳纖維板殼的大規模生產而進行研發。
該項目預計將實現更適合於大規模生產的更高水平的自動化生產,因為這在加工穩定性方面具有很大的優勢。
2016年9月,帝人公司宣佈,已同意收購大陸結構塑料控股公司(北美一家領先的汽車複合材料供應商)。
通過這項收購,帝人公司擬在北美建立一個汽車複合材料產品業務,並加速其作為高性能複合材料的一級供應商而向全球汽車市場的擴張。
碳纖維在日本航空航天界
谷歌與XPrize基金會向月球扔了1個多億,於2007年開創了谷歌探月大賽(Lunar XPRIZE探月競賽),每年舉辦一屆。
Lunar XPRIZE探月競賽向來自全球的工程師、企業家和創新者發出挑戰,旨在開發低成本的機器人空間探索方法。
2016年,日本太空競賽隊Hakuto推出了其月球車設計。
Hakuto的方法是一種基於輕質、耐熱CFRP複合材料(日本東麗工業提供)的“Dual Rover”系統。
此外,日本的第一個隱形戰鬥機原型X-2,採用了一種特殊的碳纖維複合材料,能吸收雷達波以防止飛機被發現。
該噴氣式飛機正在位於日本豐山的三菱重工公司的一家工廠進行研製。
碳纖維在日本汽車界
豐田汽車已圍繞其下一代超級跑車,而與寶馬展開了合作——豐田Supra於2018年亮相。
寶馬也正在研製其自己的超級跑車——Z5將與聯合開發的豐田Supra在許多方面有共同之處,包括碳纖維複合材料技術。
目前,寶馬所有的Z車型都採用了CFRP製成的結構柱和車頂結構。
在汽車向氫能源轉變方面,日本是世界的領先者之一,這與開發更輕質的部件和材料從而降低能耗是完全一致的。
三井、東麗和Hexagon Lincoln已簽署了聯合開發協議,為聯合生產而開展可行性研究,併為日本的汽車提供CFRP的高壓氫氣瓶。
來源:摘編自,搜狐PT現代塑料
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