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一、先进碳基复合材料概述及产业链图
先进碳基复合材料是指以碳纤维为增强体,碳或碳化硅为基体,通过化学气相沉积或浸渍形成的复合材料,主要包括碳/碳复合材料制品(碳纤维增强基体碳)和碳/陶瓷复合材料制品(碳纤维增强碳化硅)。
二是先进碳基复合材料产业的上游
碳纤维是以聚丙烯腈、沥青或粘胶等有机母体纤维为原料,经高温裂解碳化形成碳主链结构,含碳量达90%以上的无机聚合物纤维。碳纤维具有优异的机械性能和化学稳定性。是目前已大量生产的高性能纤维中比强度和比模量最高的纤维。它具有轻质、高强、高模、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、复合性强等一系列优异性能。资料显示,年我国碳纤维产量达到2.43万吨,预计年将达到2.77万吨。需求方面,随着中国风电、光伏等可再生能源装机规模的不断扩大,中国碳纤维行业的需求将相应增加,年市场规模将进一步扩大至12.13亿美元。
三是中游先进碳基复合材料产业
先进碳基复合材料主要包括碳/碳复合材料制品、碳/陶瓷复合材料制品等。碳/碳复合材料的制备方法由于致密化工艺的不同,主要分为化学气相沉积法、液相浸渍法以及这两种方法的综合应用。碳/陶瓷复合材料的制备方法主要包括前驱体转化法、化学气相沉积法和反应溶液渗透法。
四。先进碳基复合材料产业的下游
目前,我国先进的碳基复合材料产业主要应用在光伏、半导体、密封耐磨、制动等领域。
1.光伏产业市场空间广阔,将加速先进碳基复合材料产业的发展。
碳基复合材料可用于生产太阳能光伏产业的重要组成部分硅晶体材料。随着国内先进碳基复合材料制备技术的发展,先进碳基复合材料已成为降低硅晶制备成本、提高硅晶质量的最佳选择,正在逐步形成晶体硅制造热场体系中石墨组分的升级换代。
近年来,随着光伏产业升级和成本降低的不断进步,先进的碳基复合材料将取代石墨材料,成为光伏产业和半导体产业制造晶体硅热场系统组件的主要材料,市场空间巨大。国家能源局数据显示,年,全国新增光伏并网装机54.88GW,同比增长13.9%,累计光伏并网装机达到GW,同比增长21.74%。
2.半导体行业发展迅速,对先进碳基复合材料的需求持续增长。
与石墨相比,先进碳基复合材料在性能和性价比上有很多优势。随着国内半导体产业的快速发展,对大直径、高纯度单晶硅的需求逐渐增加,坩埚、导流管、加热器、绝缘管等的直径。其所需的单晶硅生长炉也在增加。因此,先进碳基复合材料产品在半导体领域的应用具有广阔的市场前景。数据显示,年,中国半导体硅片市场规模为.2亿美元,预计年将达到.5亿美元。
3.先进碳基复合材料在制动领域的应用。
铸铁、粉末冶金材料、碳/碳复合材料、碳/陶瓷复合材料是目前汽车、高速列车、飞机等交通工具使用的主要制动材料。与传统的铸铁或粉末冶金材料相比,碳/碳复合材料和碳/陶瓷复合材料具有更高的摩擦系数、更低的磨损率、无热衰减和更低的密度,在制动应用领域具有明显的性能优势。
4.先进碳基复合材料在耐腐蚀领域的应用
与传统的金属和合金结构材料相比,先进碳基复合材料具有优异的耐腐蚀性能,在酸、碱、盐溶液和有机溶剂中呈化学惰性。同时,先进碳基复合材料具有耐高温、高比强度的特点,是替代金属和合金耐腐蚀材料的最佳选择。随着先进碳基复合材料在化工行业的推广应用,先进碳基复合材料具有广阔的市场空间。
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