詹姆斯·贝克韦尔报告

碳纤维增强塑料(cfrp)坚固、坚硬、重量轻，在过去20年左右的时间里，对许多不同行业的零部件生产越来越有吸引力。德国CarbConsult Hofheim am Taunus联合董事总经理丹·皮赫勒(Dan Pichler)表示，从2009年到2019年底，碳纤维行业经历了十年左右的持续增长。他在会议上表示:“直到一年前，一切都进展得很顺利。我们看到，对碳纤维的需求和供应平均每年增长11%。在此期间，该行业的规模增加了一倍多，从2010年的每年4万吨碳纤维生产到2019年的每年10万吨以上。”

然后，2019年底至2020年初，人类冠状病毒(covid-19)大流行爆发。这在全球范围内造成了严重的影响，碳纤维工业也未能幸免。这种材料的某些市场受到了沉重打击。例如，在2020年中后期的商业航空部门，国际航空旅行不到正常水平的10%，至少在2024年之前不太可能恢复到covid - 19之前的水平。因此，商用飞机的建造在某种程度上停滞不前。cfrp密集的A350在大流行前以每月12架的速度建造;现在每个月只生产5台。787的产量从每月14架下降到6架。因此，尽管航空工业在2019年每年消耗超过2万kt的碳纤维，但皮克勒表示，到2021年，它将只消耗大约1.4 kt。

在汽车市场，皮克勒说，汽车生产也受到了疫情的影响——例如，2020年欧洲轻型汽车的产量与2019年相比下降了20%，美国下降了15%。汽车工业已经在恢复的过程中,但其使用碳纤维增强塑料仍处于初级阶段——有限的高成本材料,有一些明显的例外,利基和高性能汽车,今天只占总数的10%的碳纤维市场。

另一方面，风能行业或多或少没有受到covid-19大流行的影响。2015年至2018年间，每年新增装机容量为5万兆瓦(约2.7万台新涡轮机)。这一数字在2019年增至6万兆瓦，在2020年增至9.3万兆瓦(约3万台新涡轮机)。同样，皮克勒说，2020年对体育用品行业来说是“7月的圣诞节”，因为休假和呆在家里的员工在疫情期间大肆购买高尔夫俱乐部、游艇和自行车来娱乐自己。

皮克勒表示，尽管有这些积极因素，但2020年的碳纤维需求相比2019年仅增长了1%，预计2021年的增长水平与此类似。2020年，航空航天行业对碳纤维的需求将下降27%，2021年将下降14%，但非航空航天市场对碳纤维的需求将分别增长8%和3%。然而，就价值而言，碳纤维市场在2020年萎缩了6%，并将在2021年萎缩2%。

这种情况的任何改善都将取决于全球经济如何从covid-19大流行中复苏，但从会议上可以明显看出，碳纤维行业在未来10年左右的增长中具有巨大潜力。

在风能市场，皮克勒预计装机容量到2025年将以17%的复合年增长率增长。风力涡轮机的平均转子直径可能会从2015年的90米左右增加到2026年的160米左右，并且，为了补偿它们增加的重量，碳纤维增强塑料制成的叶片比例将相应地增加，从25-30%增加到大约40%。皮克勒说，因此，风能行业消耗的碳纤维量可能会从2015年的16千吨增加到2026年的4万多千吨。

会议的另一位发言人、丹麦科灵风电产品经理、拉挤技术专家Fiberline的克里斯蒂安•沃格(Christian Vogl)则更为乐观。他告诉与会代表，到2023年，他的公司将需要14-18千吨的碳纤维来满足其风能客户的需求，到2028年，风能行业对碳纤维的整体需求将达到120 - 160千吨。

汽车行业对碳纤维的需求也可能出现类似的爆炸性增长。crrp的物理特性使其非常适合于电动汽车电池壳的制造，但也许在燃料电池汽车中用于储存氢的轻型高压容器的生产中，它们才会真正找到自己的定位。事实上,Vaxjo董事总经理瑞典Connectra全球、安德鲁•梅菲尔德告诉代表们,即使雄心勃勃的目标推出燃料电池汽车宣布世界各国政府没有得到满足,介于30 - 58 kt的碳纤维需要高压容器的生产。

然而，为了利用这些机会，碳纤维工业必须解决一些关键问题。首先是成本;碳纤维目前在许多应用中都过于昂贵。其次，制造碳纤维对环境的影响是巨大的，这对许多潜在客户来说是一种潜在的威慑。最后，还需要提高生产能力。考虑到一条年产1.5千吨的碳纤维生产线需要花费大约5000万欧元，并且需要两年的时间才能建成和运行，在目前的经济环境下，有多少制造商愿意冒这个风险?

前两个问题可以通过使用替代前兆来解决，至少可以部分解决。通常情况下，碳纤维是由聚丙烯腈(PAN)生产的，其价格与石油价格挂钩，而石油价格近年来一直居高不下且不稳定。爱尔兰共和国利默里克大学的高级讲师莫里斯·柯林斯在会议上说，木质素——一种造纸和纸浆工业的废料——可能是一种可行的替代品。

作为欧盟(EU)资助的一部分工作自由泳在项目中，Collins和他的同事开发了可扩展、经济和更环保的技术，用于纺丝、稳定和炭化木质素/生物聚合物前驱纤维。这些技术生产的碳纤维比传统碳纤维便宜50%，最关键的是，它们的机械性能相当(拉伸强度为2gp，杨氏模量为200gpa)。生产这些纤维所产生的二氧化碳排放量比传统生产技术低66%，木质素又便宜又丰富——柯林斯已经确定了“木质素多到他们不知道该怎么处理”的生物炼油厂。

最后一个问题可能只有通过新的、具有破坏性的市场进入者才能解决。会议听取了莱蒙德碳公司商务官员蒂姆·麦卡锡的发言。莱蒙德碳公司位于美国田纳西州的橡树岭，生产面向大批量市场的低成本碳纤维。雷蒙德正在商业化的进程数量的廉价和高效的碳纤维的生产,包括氧化技术在吉朗的迪肯大学,维多利亚,澳大利亚-它声称需要减少75%的能源,同时也减少了工艺设备的75%,与传统技术相比。该公司补充说，这些因素将有助于低成本碳纤维的生产以符合市场需求的速度进行扩展。

与许多行业一样，碳纤维行业在covid-19大流行期间经历了一些黑暗时期。然而，它的未来看起来是光明的。

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