【正文】 汽車輕量化使得汽車油耗降低，大大降低了汽車的使用成本，也使總的能耗大大降低了。自1996年以來(lái)，已經(jīng)交付了近100根碳纖維軸用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)，絕大多數(shù)都用在高速渡輪上，但有些也用于軍船、巡邏艇、豪華游艇、賽艇、挖泥船和泵站上。德國(guó)CENTA Antriebe kirschey 公司采用由碳纖維管材料制成的軸系聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸，能夠輕而易舉地達(dá)到減輕傳動(dòng)部件重量的目的，其主要優(yōu)點(diǎn)：明顯地減輕了驅(qū)動(dòng)軸的重量—與堅(jiān)硬的鋼質(zhì)軸相比較，碳纖維軸的重量明顯地減輕了約70%，這其中包括復(fù)合管端部必要的金屬部件，其實(shí)僅碳纖維管本身的重量的確很輕；臨界速度高，由于轉(zhuǎn)速是設(shè)定的，故使用碳纖維軸的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在長(zhǎng)的推進(jìn)軸系上。一艘用鋁作為結(jié)構(gòu)材料、質(zhì)量為18噸的游艇，改用碳纖維復(fù)合材料可減輕9噸，再加上動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量的減輕，與鋁材相比整體可減重11噸，這可大大提高航海項(xiàng)目的安全性和可操作性。表239 日本東麗(TORAYCA)對(duì)全球自行車領(lǐng)域的碳纖維用量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)年份20062007200820092010201120122015預(yù)測(cè)用量(噸)75585996610771183129714081686實(shí)際用量(噸)691819該公司用量(噸)113869(2) 游艇CFRP材料已進(jìn)入商用船只制造業(yè)，在救生艇、巡邏艇及休閑游艇等方面吸引了眾多消費(fèi)者的注意。Trek公司的一款SSL型自行車采用克重為55g/m2的碳纖維制品制成的車架重量?jī)H為950g；法國(guó)Salomen SA 采用100%CFRP材料加工自行車輪，生產(chǎn)周期短，制造成本低。高級(jí)自行車的車構(gòu)架、前叉部件、車輪、曲軸、以及座位支架等均可使用CFRP材料，比例可達(dá)30%～40%。 (1) 自行車自行車是人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨氂闷贰?jù)估計(jì)，全球每年的高爾夫球棒的產(chǎn)量為3400萬(wàn)付，主要產(chǎn)自美國(guó)、中國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣??；全球碳纖維釣魚竿的產(chǎn)量每年約2000萬(wàn)付；網(wǎng)球拍框架的市場(chǎng)容量約為每年600萬(wàn)付。但是，同過(guò)去相比，體育用品的碳纖維使用量占全球使用量的比例在逐漸降低，2004 年體育用品碳纖維用量占了大約31%。生產(chǎn)上述7 種產(chǎn)品，制造商在2006 年的復(fù)合產(chǎn)品消費(fèi)量估計(jì)為6710 噸左右。體育用品使用碳纖維絕對(duì)數(shù)量仍在增加，根據(jù)美國(guó)體育用品制造商協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國(guó)市場(chǎng)體育用品設(shè)備銷售在2006 年總額約250 億美元，這還不包括鞋子、機(jī)動(dòng)車輛和舉重器材。(見表238)表238 20012010年世界碳纖維在航空航天領(lǐng)域的需求與預(yù)測(cè) t年份2001200220032004200520062007200820092010需求量2690214024572741321537754170474152015389增幅/%0 體育休閑用品文體用品領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求，20032006年的年均增長(zhǎng)率為42%，至2009年以后三年中，預(yù)計(jì)年均增速為46%。表237 20012005年美國(guó)空軍對(duì)碳纖維的需求量機(jī)型碳纖維需求量/kg合計(jì)200020012002200320042005B12252252252252252251350B22252252252252252251350C1792,00092,00099,000106,00071,00057,000517,000JASSM008,72011,48028,69041,31090,200UCAV002,45003,6703,6709,790F16(US)530530007907902,640F16(FMS)3,1603,1606,3206,3205,5205,52030,000F2221,42030,60039,78070,38082,62097,920342,720F117454545454545270合計(jì)117,605126,785156,765194,675192,785206,705995,320據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求為2690 t，200年和2003年對(duì)碳纖維的需求量有所減少，2002年約減少20%，2003年則減少約9 %。洛克希德馬丁公司戰(zhàn)勝波音被選為聯(lián)合戰(zhàn)斗機(jī)的制造商，3000架戰(zhàn)斗機(jī)總值為2000億美元。根據(jù)20012005年總的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)國(guó)防空軍對(duì)碳纖維需求量詳細(xì)見表237。由圖可知，新型飛機(jī)中復(fù)合材料材料的比例逐年增加，波音787客機(jī)達(dá)到全機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量比的50%，空中客車A350客機(jī)也達(dá)到了全機(jī)機(jī)構(gòu)質(zhì)量比的40%。據(jù)2006年聯(lián)合證券研究所調(diào)研數(shù)據(jù)表明，20052010年大型運(yùn)輸機(jī)碳纖維使用情況見表236:表236 2005～2010年歐美投入使用運(yùn)輸機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用情況機(jī)型首飛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量比(%)單機(jī)碳纖維用量(KG)乘員/人訂貨數(shù)(架)碳纖維年用量(T)復(fù)合材料主要應(yīng)用部位A380253600055580001541000機(jī)尾A400M3440—3人有效載荷37 t190—機(jī)身、機(jī)翼A35020103917000245(A350800)285(A350900)125155—機(jī)翼B7872007中50350002202902663291500機(jī)身、機(jī)翼B74782009—————波音公司和空中客車公司為了搶占世界飛機(jī)制造市場(chǎng)，投入大量人力和資金開發(fā)新型客運(yùn)飛機(jī)，大量使用高性能復(fù)合材料。表235為東麗公司用于大型客機(jī)的CF性能。波音公司還報(bào)導(dǎo)，到2020年中國(guó)需要1764架商用飛機(jī)，是美國(guó)本土以外最大的市場(chǎng)。2005年波音公司飛機(jī)合同650架，空中客車公司417架，2005年底兩大飛機(jī)公司交付飛機(jī)620架，復(fù)合材料用量約1700 t，CFRP約1020 t。中等尺寸規(guī)格的A350飛機(jī)中占總質(zhì)量52%的結(jié)構(gòu)組件將采用復(fù)合材料來(lái)制造，主要是碳纖維增強(qiáng)塑料材料，B787每架需碳纖維23 t。(1) 在民用大型客機(jī)方面，波音和空中客車公司兩大飛機(jī)制造商大量采用復(fù)合材料。在飛機(jī)制造方面，小型商務(wù)機(jī)和直升飛機(jī)的復(fù)合材料用量已占70%一80%，軍用機(jī)30%一40%，大型客機(jī)15%一20%。2002年，在宇航領(lǐng)域中碳纖維的需求量大約是4000 t，其應(yīng)用分布：北美為2500 t， %；歐洲和亞洲分別為1260 t和240 t， % %。日本 航天航空在宇航領(lǐng)域，由于碳纖維重量輕，剛性、尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好，高模量碳纖維很早便應(yīng)用于人造衛(wèi)星中。cm)IM65200276美國(guó)IM75379276美國(guó)IM85447303美國(guó)IM96343290美國(guó)P304000210日本T7004800230日本T8005490294日本T10007060cm3)/(109表234幾種碳纖維材料性能比較主要用于制備先進(jìn)復(fù)合材料(ACM)，已廣泛應(yīng)用于宇航、體育用品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。表232 三菱集團(tuán)碳纖維擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃 t/a地區(qū)20042005200620072008日本3200320032003200+22005400美國(guó)(Grafil)150015001500+50020002000歐洲(SGL)500700500700500700總計(jì)47004700550057007900810079008100(4) 美國(guó)Hexcel公司擁有2000 t/a的生產(chǎn)能力，項(xiàng)目建成后約增產(chǎn)70%，碳纖維總產(chǎn)量將達(dá)到7270 t/a。日本三菱人造絲SGL公司與具有PAN生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的奧地利Lenzing公司合作，計(jì)劃建設(shè)3條碳纖維生產(chǎn)線。 kt/a， kt/a。此外，TohoTenax目前正在日本新建一條2700噸/年碳纖維生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2008年4月建成投產(chǎn)，屆時(shí)公司在三島的碳纖維年產(chǎn)能將達(dá)到6400噸。關(guān)于24K以上大絲束CF的生產(chǎn)，日本東邦Tenax公司將兩條80K的生產(chǎn)線改造后用于生產(chǎn)24K小絲束；TohoTenax計(jì)劃在德國(guó)Wup鄄pertal新建一條1700噸/年碳纖維生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)在2009年8月建成投產(chǎn)。公司預(yù)計(jì)整個(gè)碳纖維和PAN擴(kuò)能項(xiàng)目將投資7730萬(wàn)美元，項(xiàng)目建成后，東麗工業(yè)公司的碳纖維生產(chǎn)能力將達(dá)到9200噸/年，繼續(xù)保持全球領(lǐng)先地位。 kt/a碳纖維裝置， kt/a； kt/ kt/a；在法國(guó)亞畢達(dá)斯的碳纖維擴(kuò)能工作，正在新建一條4000噸/年的聚丙烯腈(PAN)生產(chǎn)線。soficar公司正在使法國(guó)亞畢達(dá)斯的碳纖維生產(chǎn)線增加2000噸/年能力，使其能力增加三倍，項(xiàng)目投資4500萬(wàn)歐元(3940萬(wàn)美元)，2006年完成。在24K以上大絲束CF的產(chǎn)能中，美國(guó)占66%，歐洲占34%。在聚丙烯腈基大絲束碳纖維的生產(chǎn)方面，世界總生產(chǎn)能力為8400 t/a，福塔菲爾(Fortafil)、卓爾泰克(Zohek)、阿爾迪拉(Aldila)、愛(ài)斯奇愛(ài)爾(SGL)等四家公司壟斷了世界聚丙烯腈基大絲束碳纖維的生產(chǎn)。 碳纖維生產(chǎn)分析日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國(guó)，2002年日本東麗(Toray)公司碳纖維生產(chǎn)能力達(dá)7300噸/年，東邦公司(TohoTenax)擁有5600噸/年的生產(chǎn)能力，三菱人造絲(Rayon)有4700噸的年產(chǎn)量，這3家公司碳纖維的總銷售份額約占全球小絲束市場(chǎng)的75%。據(jù)愛(ài)爾蘭都柏林消息，有研究報(bào)告《2004～2010 年全球碳纖維市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)》稱，預(yù)計(jì)2010年全球碳纖維市場(chǎng)將增至9 億美元，碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料部件市場(chǎng)將增至99 億美元；預(yù)計(jì)到2010年碳纖維的總需求量將達(dá)到32000 噸。2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年航空725091201070011375122301287013580工業(yè)21275242552727030690342503840542445體育7025748579708085868090159400合計(jì)35490408604594050350551606029065425全球碳纖維需求預(yù)測(cè)不過(guò)，碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇?、工業(yè)和體育行業(yè)。如果他的預(yù)期屬實(shí)，那么未來(lái)7 年碳纖維生產(chǎn)擴(kuò)張將滿足需求。蘭德日本東麗公司日本東邦公司法國(guó)索費(fèi)卡公司200421900220002068020052407625000208202192020062650224050241902007292073000026780262702008322243400030390277402009345102951020103772031910羅伯茨廣泛研究了碳纖維生產(chǎn)問(wèn)題，包括聚丙烯腈(PAN)的前體供應(yīng)，小絲束纖維，大絲束纖維等，然后得到了一組數(shù)據(jù)。表228 克律絲蘭德等幾大世界著名碳纖維生產(chǎn)企業(yè)也對(duì)2003年后世界碳纖維市場(chǎng)需求量進(jìn)行了預(yù)測(cè)(見表228)，結(jié)果表明20042010年世界碳纖維市場(chǎng)持續(xù)保持供不應(yīng)求的局面，市場(chǎng)潛力巨大。表227 世界PAN基碳纖維的供/需預(yù)測(cè) t年份世界碳纖維產(chǎn)能預(yù)測(cè)(供)世界碳纖維需求預(yù)測(cè)名義產(chǎn)能實(shí)際產(chǎn)能Chirs Red 預(yù)測(cè)1按75%名義產(chǎn)能2按65%名義產(chǎn)能需求按實(shí)際產(chǎn)能1供/需差額按實(shí)際產(chǎn)能2供/需差額東麗預(yù)測(cè)東邦預(yù)測(cè)20043405025537221322190036372322200020053405025537221322407614611944250002082020064135031012268772650245103752405020075275039562342872920710355508030000267802008615004612539975322241390177513400030390200934510201037720根據(jù)表227對(duì)碳纖維產(chǎn)能和需求的預(yù)測(cè)分析可看出，2005年全球碳纖維供小于求，按Chris Red的預(yù)測(cè)缺口為2000 t，Toray預(yù)測(cè)缺口近3000 t，這就是2005年碳纖維緊張的說(shuō)明。2006年，世界碳纖維主要生產(chǎn)廠家東麗、東邦和中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)塑及美國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告主編Chris Red對(duì)未來(lái)幾年全球碳纖維的供/需情況進(jìn)行多方面的預(yù)