中國粉體網訊 近日,甘肅省首個萬噸級碳纖維項目——甘肅納塔新材料有限公司萬噸級碳纖維建設項目在張掖市開工。項目計劃總投資27.7億元,分三期建設,建成后年產PAN基碳纖維2.4萬噸,預計年產值21.6億元。產品廣泛適用于航空航天、汽車制造、風機葉片等多個高端制造業領域。
該項目由甘肅納塔新材料有限公司投資建設,由上海電氣風電集團股份有限公司(以下簡稱“電氣風電”)聯合廣東蒙泰高新纖維股份有限公司(以下簡稱“蒙泰高新”)共同推動實施。
蒙泰高新與電氣風電共同出資新設目標公司上海納塔新材料科技有限公司(以下簡稱“上海納塔”)。上海納塔設立完畢后在甘肅省設立全資子公司甘肅納塔公司,并由上海納塔直接收購公司全資子公司廣東納塔功能纖維有限公司100%股權。
2024年8月21日,張掖市政府網站發布了《甘肅納塔新材料有限公司萬噸級碳纖維建設項目批前規劃公示》,甘肅納塔新材料有限公司擬在張掖經濟技術開發區循環經濟示范園內規劃建設“甘肅納塔新材料有限公司萬噸級碳纖維建設項目”。建設用地性質為二類工業用地,規劃總用地面積211709.4平方米,總建筑面積106022.23平方米。主要綜合經濟技術指標:容積率0.79,建筑系數48.8%。
碳纖維在各大領域的應用
航空航天領域
飛行器結構件:飛機的機翼、機身、尾翼等部件使用碳纖維復合材料,可顯著減輕飛機重量,降低飛行能耗,提高燃油效率。例如,波音787、空客A350等大型客機的機身結構中大量使用了碳纖維復合材料,其使用量占比可達50%以上。小型商務飛機和直升飛機上碳纖維復合材料的使用量占比更是高達70%-80%。并且碳纖維復合材料的高強度能夠保證飛行器在飛行過程中承受各種應力和載荷,確保飛行安全。
發動機部件:航空發動機的一些關鍵部件,如葉片、渦輪盤、燃燒室等,也開始采用碳纖維復合材料。這些部件在高溫、高壓、高轉速的惡劣工作環境下,需要具備優異的耐高溫性能和機械強度。碳纖維復合材料能夠滿足這些要求,同時減輕發動機重量,提高發動機的推重比和燃油效率。
衛星和火箭結構:在衛星結構中,碳纖維復合材料可用于制造衛星的天線、支架、太陽能電池板框架等部件,既能保證衛星的結構強度和精度,又能減輕衛星的重量,降低發射成本。在火箭領域,火箭的整流罩、級間段、發動機噴管等部件也會用到碳纖維復合材料,可有效提高火箭的運載能力和飛行性能。
航天飛行器內飾:航天飛行器的內部裝飾和結構件,如座椅、控制臺、隔板等,使用碳纖維復合材料可以減輕重量,提高空間利用率,同時還具有良好的隔音、隔熱性能,為航天員提供更加舒適的工作和生活環境。
汽車制造領域
車身和底盤:碳纖維材料在強度和剛度上對比傳統材料有很大優勢,將其制作成車身和底盤,能夠相對降低40%到60%的重量,有助于提高汽車的加速性能、操控性能和燃油經濟性。目前,眾多跑車車身均使用碳纖維材料,新能源汽車車身對碳纖維材料的需求量也在不斷增加。
零部件:高級碳纖維制動盤能承受2500℃的高溫,且制動穩定性能優越,不過由于制作成本較高,多在高檔汽車上使用。此外,使用碳纖維傳動軸可把重量減低一半以上,并且耐久耐疲勞,使用壽命更長。
電池箱體:新能源汽車的電池箱體采用碳纖維材料,能夠降低箱體重量,與傳統電池箱體相比可減少40%的重量,同時抗沖擊、耐腐蝕、抗疲勞性能表現良好,可提升新能源汽車電池組的穩定性。
風電葉片領域
提高葉片性能:碳纖維的相對密度比玻纖小30%左右,強度卻高40%上下,尤其是應變速率高3-8倍。大型風電葉片采用碳纖維材料可充分發揮其質輕的優勢,在減輕葉片重量的同時,提高葉片的強度和剛度,使葉片能夠承受更大的風力載荷,提高風能轉化效率。
改善葉片的耐疲勞特性:風電機長期在戶外自然條件下工作,環境濕度、狂風暴雨等因素都可能使風電葉片易于損傷。碳纖維材料具有出色的耐疲勞特性以及對化學酸堿鹽空氣具有良好的耐腐蝕性,當與復合樹脂結合時,成為風電發電機適應惡劣氣候條件的理想材料之一。
優化葉片的氣動性能:使用碳纖維后,葉片的重量和剛度的提升,改善了風電葉片的流體力學特性,降低了對塔和軸的負荷,從而使風機的功率更加光滑和平衡。此外,碳纖維葉片更薄,葉片更長細,提高了能量的輸出效率。
生產自適應葉片:利用碳纖維的特性可生產制造自適應葉片,采用彎曲、扭曲葉片的設計,使得葉片在大風中轉動時減少瞬間負荷,避免對風機造成損害。
防雷擊:碳纖維具有導電性,通過風機葉片的整體設計,可有效地防止雷擊對葉片造成的損傷。
參考來源:
視聽甘肅、上海電器風電集團公眾號、東方財富網
付東升等,大絲束碳纖維復合材料在風電葉片的應用
歐諾智能,碳纖維材料在汽車制造行業的應用,離不開碳纖維模溫機的輔助
(中國粉體網編輯整理/留白)
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