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      ≡ 行業(yè)動態(tài)
      
		
      低空經濟中的碳纖維機遇詳解
      
		
      發(fā)布時間：2024-10-21
      
		
      
        
      

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             隨著政策推動和技術進步
      ，今年低空經濟正加速“起飛”，場景應用落地、起降場建設、適航取證等產業(yè)鏈消息頻傳。
      


      

      

             這期間催生了動力電池
      、飛控、材料、航電系統(tǒng)等產業(yè)鏈需求
      ，作為萬億級的市場，產業(yè)鏈未來潛在需求可觀
      。
      


      

      

             2024深圳eVTOL產業(yè)發(fā)展大會暨低空經濟展覽會舉辦期間
      ，江蘇恒神股份有限公司副總經理潘毅接受了21世紀經濟報道記者的專訪。
      


      

      

             恒神股份生產和研發(fā)以碳纖維為主的復合材料
      ，還包括飛行器零件
      、槳葉等制件。并且
      ，公司承接部分飛行器設計
      ，包括整機和材料測試
      ，覆蓋整個碳纖維復合材料的下游應用。
      


      

      

             碳纖維素來被譽為“新材料之王”
      ，在眾多高技術材料中獨樹一幟
      。然而相比于站在聚光燈下的低空經濟的主機廠，碳纖維材料生產商更多隱居幕后
      。事實上
      ，飛行器對碳纖維及復合材料的需求較大，單機的復材用量或將高于80%~90%
      ，滿足飛行器輕量化
      、抗疲勞、抗沖擊等要求
      。
      


      

      

             每年降本3%到5%
      


      

      

             記者：碳纖維復合材料長期給人的印象是價格昂貴
      ，事實是否如此？
      


      

      

             潘毅：碳纖維復合材料價格確實相對較高
      ，但其是目前重量與強度比最大的材料
      。因其材料特性，飛行器確實需要使用碳纖維
      。一方面
      ，隨著供給量增加和生產規(guī)模擴大，碳纖維價格穩(wěn)步下降
      ，價格的下降也打開了更多潛在的應用領域
      。
      


      

      

             我長期在碳纖維復合材料領域工作，但我并不認為碳纖維是唯一的選擇
      。在碳纖維發(fā)明之前
      ，在飛機制造中便應用了類似的材料。
      


      

      

             記者：碳纖維價格每年大概以什么樣速度下降
      ？
      


      

      

             潘毅：我認為碳纖維每年大約有3%到5%的成本下降空間
      。單獨的碳纖維材料是無法制成工業(yè)制件的。工業(yè)應用的碳纖維全名應該是碳纖維增強樹脂復合材料
      ，除了碳纖維之外
      ，成本還來源于塑形，需要結合樹脂
      。
      


      

      

             碳纖維成本還包括下游應用的成本
      ，材料的綜合成本才是下游客戶真正在意的。碳纖維降本不僅限于本身
      ，還包括其配套的樹脂和下游的工藝優(yōu)化
      ，除非未來出現(xiàn)顛覆性新型生產制造工藝，否則預計成本優(yōu)化將保持當前比例。
      


      

      

             碳纖維的上游原材料是聚丙烯腈
      ，這是石油煉化產品
      ，需要耗費大量能源高溫碳化。
      


      

      

             碳纖維成本還來自于石油煉化
      ，雖然石油并不算貴，大約每噸9000元
      ，相比之下
      ，碳纖維的售價可能高達每噸10萬元，兩者之間的巨大差異主要源于成品率
      。
      


      

      

             碳纖維制備是一個化學合成的過程
      ，結果受到外部因素影響，無法實現(xiàn)100%一致性
        ，因此成品率和良品率仍有改進的空間
        。
      


      

      

             與國外碳纖維差距不斷縮小
      


      

      

             記者：單純從材料的制備工藝來看，國產碳纖維現(xiàn)在發(fā)展到了什么階段
        ？
      


      

      

             潘毅：我認為中國碳纖維行業(yè)主要面臨的挑戰(zhàn)是如何生產出更高性能的碳纖維
        ，能否穩(wěn)定生產工藝，持續(xù)不斷生產合格產品
        。
      


      

      

             由于碳纖維生產涉及化學合成反應
        ，且能耗巨大，涉及的參數眾多
        ，參數的微小波動都可能導致生產出的產品良品率受到影響
        ，從而推高成本。
      


      

      

             記者：與國外相比
        ，國內碳纖維行業(yè)存在多大的差距
        ？
      


      

      

             潘毅：我個人認為，大約有10%到15%的差距
        ，差距存在縮小的可能性
        。由于碳纖維的反應機理較為復雜，其力學性能
        ，包括強度和模量
      ，受到工藝生產過程中諸多因素影響。此外
      ，碳纖維并非決定制件的唯一因素
      ，需要與其他材料結合使用。
      


      

      

             最終目標是確保制成的產品能夠滿足客戶的需求
      ，而非僅僅關注原材料本身
      。客戶真正關心的是產品性能
      ，如制成的風電葉片抗風性能和耐久度如何
      。至于風機葉片所用的碳纖維強度
      ，客戶并不特別關注。碳纖維
      、樹脂
      、工藝以及編織工藝和現(xiàn)場施工最終都會影響產品性能。
      


      

      

             國外的碳纖維制造商從化工領域起步
      ，恒神股份則是一家碳纖維材料的制造商
      。但國外同行更像是化工廠，碳纖維只是公司業(yè)務之一
      。
      


      

      

             這意味著國外公司的研發(fā)經費有各種復合材料可以分攤成本
      ，客戶并不在乎是不是碳纖維，只在乎這是不是輕量化且高強度的材料
      。
      


      

      

             因此
      ，國外化學品公司可以組合不同的材料。以電池盒舉例
      ，某日本外企的電池盒
      ，采用碳纖維、高性能功能塑料
      、玻璃纖維
        ，并結合特種樹脂混編而成，具有耐高溫
        、耐腐蝕和散熱的特性
        。與之相比，國內的碳纖維應用相對局限
        ，這是兩者之間最大的區(qū)別
        。
      


      

      

             航空級碳纖維種類多樣、成本高
      


      

      

             記者：恒神股份從碳纖維擴展到航空結構件領域
        ，并成功開發(fā)了一些具體的應用產品
        ，而不僅僅是材料，促使這一轉變有哪些原因
        ？
      


      

      

             潘毅：雖然表面上看我們與下游客戶存在競爭關系
        ，但實際上并非如此。材料本身的使用方式和應用領域存在巨大的技術差異
        。作為材料供應商
        ，我們幾乎涵蓋了下游制造的所有工藝，反過來又會促使我們對材料進行調整
        。
      


      

      

             我們并不期望通過制件部門能帶來顯著的業(yè)務增長
        ，初衷是為了深化我們對材料應用的理解，從而能夠開發(fā)出更具針對性的材料銷售給客戶。
      


      

      

             記者：低空飛行器的碳纖維復合材料與其他應用有何不同
        ？
      


      

      

             潘毅：航空與其他應用存在顯著差異
        ，主要體現(xiàn)在材料種類的多樣性。在航空體系中
      ，機身
      、機翼和螺旋槳等部件采用的材料不同，且對材料性能的要求極高
      ，包括但不限于抗疲勞
      、抗沖擊和抗爆炸等特性。另一個特點是飛機產量并不高
      ，所需要的碳纖維產量并不大，飛機上需要的碳纖維種類更多
      ，與工業(yè)級產品有明顯的區(qū)別
      。
      


      

      

             恒神股份與包括小鵬匯天、時的科技在內的多家低空經濟企業(yè)均有合作
      。eVTOL是新興行業(yè)
      ，需要搶占先發(fā)優(yōu)勢。中國民用航空局的標準材料驗證庫里面
      ，恒神入庫材料較多
      。初創(chuàng)企業(yè)若想提高商業(yè)化的速度，應從標準材料驗證庫中選擇
      。
      


      

      

             如風機葉片對碳纖維材料的要求便與航空級產品不同
      ，不需要復雜的結構、耐高溫或耐低溫性能
      ，要求的是更輕
      、更薄、耐摩擦
      。
      


      

      

             其次
      ，供應商響應速度完全不同，航空級產品需要進行長期驗證
      ，才能成為合格供應商
      ，而消費級產品沒有那么長的驗證周期。
      


      

      

             飛行器的碳纖維從投入開始到產出應用可能需要3到5年的時間
      ，這部分研發(fā)成本需要靠后面材料銷售來攤銷
      ，因而航空級別的材料成本相對更高。
      


      

      

             記者：在低空經濟各級政策指導下
      ，預計碳纖維將面臨哪些發(fā)展機遇
        ，它的發(fā)展方向是什么？
      


      

      

             潘毅：功能性碳纖維主要利用其高強度和輕質特性。飛行器材料的應用需求遠不止于此
      ，例如
      ，它需要具備耐沖擊性、耐腐蝕
      、耐高低溫和快速修補的能力
      。
      


      

      

             其次，工藝生產成本需要降低
      。我認為未來低空應以碳纖維為主的復合材料體系
      ，而不僅僅是碳纖維，還應包括硼纖維
      、玻璃纖維
      、芳綸等。
      


      

      

             碳纖維在輕量化具有明顯優(yōu)勢
      ，但也有局限性
      。低空經濟輕量化是剛需，還需要結合功能性材料
      ，例如高散熱和低風阻
      ，螺旋槳會產生大量的噪音。目前
      ，機電系統(tǒng)尚未采用碳纖維
      ，電控未來可能會采用碳纖維高速轉子。
      


      

      

             如果碳纖維復合材料在功能性
      、氣密性
      ，特別是防輻射、防雷達波以及耐老化性能等方面表現(xiàn)更優(yōu)
      ，碳纖維復合材料在低空經濟領域將獲得更大的發(fā)展空間
      。
      


      

      

             碳纖維的韌性不足，相對較為脆硬
      ，其強度主要集中在沿著碳纖維的徑線方向
      。然而，如果不在徑線方向受力
      ，其強度會受到限制
      ，因此通常會將其橫豎編織成織物。編織物是為了確保碳纖維在縱向和橫向都能均勻受力
      ，這是碳纖維特性決定的
      。（文章來源：21世紀經濟報道）
      

       
      

       －－－－－－
      

      

      

      

      

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