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新鮮出爐!2024年中國復合材料行業十大新聞

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隨著中國復合材料行業的蓬勃發展,2024年見證了該領域眾多具有里程碑意義的事件。這些事件不僅展示了復合材料行業在技術創新、市場拓展、政策引導以及國際合作等方面的顯著成就,更預示了行業未來向更加綠色、高效、可持續方向的發展趨勢。為全面回顧與總結這些精彩瞬間與里程碑事件,中國復合材料工業協會特別發起了“2024年度復合材料行業十大新聞”評選活動。以下精選的十大新聞,記錄了復合材料行業在過去一年中的輝煌篇章,讓我們一同見證并記錄這一行業的榮耀時刻。

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01、產教融合賦能“新質生產力”,創新驅動開創復材新時代——2024年中國復合材料行業年會暨四十周年紀念大會圓滿召開。

  2024年11月27日至29日,2024年中國復合材料行業年會暨四十周年紀念大會在四川綿陽盛大舉行。本次大會以“產教融合賦能‘新質生產力’,創新驅動開創復材新時代”為核心議題,匯集了來自政府、企業及學術界的近600位精英、專家學者、企業家,共襄盛舉,共謀行業發展藍圖。

四十載風雨兼程,中國復合材料工業協會始終站在行業發展的最前沿,以其卓越的領導力和深遠的行業洞察力,引領復合材料行業不斷前行。協會不僅積極倡導技術創新與產業升級,更致力于構建產學研用金深度融合的生態系統,為復合材料在國民經濟各領域的廣泛應用做出了積極貢獻,有效促進了國內外技術與信息的交流互通。

歷經六十余載的蓬勃發展,復合材料產業已成為國民經濟不可或缺的重要支柱,承載著推動社會進步與經濟發展的重大使命。在新時代“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念指引下,復合材料行業正以“新質生產力”的嶄新姿態,迎接前所未有的發展機遇,步入產業結構優化升級、技術迭代加速、機械化與智能化水平顯著提升的新階段。

展望未來,中國復合材料行業協會將繼續發揮其不可或缺的橋梁與紐帶作用,深化技術創新與產業升級,為復合材料行業的可持續發展注入不竭動力。此次大會的成功舉辦,不僅是對協會四十年輝煌歷程的深情回望與總結,更是對復合材料行業光明前景的深切期許與展望。在新的歷史起點上,復合材料行業必將以更加昂揚的姿態,開創屬于新時代的輝煌篇章。

新鮮出爐!2024年中國復合材料行業十大新聞


02、我國最大載客量碳纖維高速客船在南沙下水

2024年11月4日,香港新渡輪500客位碳纖維高速客船“新明珠3”下水儀式在廣州南沙舉行。該船是目前全國載客量最大的碳纖維常規動力推進高速客渡船,船長44.75米,船寬11米,型深3.65米,設計吃水1.4米,設計航速26節,滿載最大航速可達33節。“新明珠3號”是中國船舶集團廣州公司批量承接的中國香港新渡輪離島項目的第8艘船舶。采用碳纖維復合材料,具有輕質、耐腐蝕、低噪音等優勢,可在8級風況下安全航行,不僅提升了航行效率和環保性能,還具有較高的安全性和可靠性。

在深入貫徹黨的二十大精神,認真落實我國實現碳達峰碳中和、推進新型工業化的戰略部署,推動國際船舶溫室氣體減排戰略實施,加快船舶制造業綠色轉型。工信部、國家發改委、財政部、生態環境部、交通運輸部等五部門聯合印發的《船舶制造業綠色發展行動綱要(2024—2030年)》對結構輕量化方面提出了具體發展目標。IMO海洋環境保護委員會(MEPC)已經制定了全球船舶能效法規,并在2023年7月通過了《2023年國際海事組織船舶溫室氣體減排戰略》,強調在2050年左右實現國際航運凈零排放的目標。鼓勵使用能夠降低船舶重量、提高燃油效率、減少碳排放的環保材料,復合材料正是符合這一要求的重要材料之一。船舶一方面通過直接降低船舶重量實現減重減排的目的,另一方面通過減振降阻等功能特性提高能源利用效率,實現碳減排的目的,如大型航運船舶安裝復合材料旋筒和現代風帆,能實現3~5%燃油經濟性的提升,在集裝箱船弦安裝復合材料導流板可以有效降低集裝箱帶給船舶的風阻,實現3%以上的燃油經濟性的提升。復合材料未來必將在游艇、帆船、漁船、船舶的船體、管系、舾裝、內裝等結構中發揮重要作用。

2021 年至 2023 年,航運市場需求穩步增長,2023 年末船舶行業達到階段性高點,船舶訂單量逐步恢復到 2010 年前的高水平,新造船價格較最低點已上漲接近 60%。截至 2024 年 6 月末,新造船價格指數達 187.2 點,同比增長 9.5%;全球手持船舶訂單量達到 29126 萬載重噸,達到 2016 年以來的新高。全球造船行業正開啟新一輪景氣周期。國內主要頭部企業船舶修造及海洋工程業務當前訂單的排產周期已經到 2028 年,產能處于滿產狀態,未來三年業務收入增收將保持在12%左右。

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03、我國研制出首批碳纖維復合材料重軌貨運列車

2024年9月10日,由我國自主研發的首批碳纖維重載鐵路貨車,在黑龍江齊齊哈爾正式下線。這次下線的鐵路貨車共有6輛,首次使用以碳纖維為主的新材料構成。貨車自重僅18噸,載重達到82噸,容積94.3立方米,為國內同軸重鐵路貨車最高水平,車輛整體技術世界領先。首批碳纖維重載鐵路貨車將投入煤炭重載運輸上,碳纖維鐵路貨車將在25年的使用壽命期內實現免維護。項目的成功應用標志著我國重載鐵路運輸綠色低碳轉型邁出了階段性一步。該成果攻克了復合板材大部件一體化制備等關鍵技術難題,首次將該類新材料應用于重載鐵路貨車車體主承載結構上,并提升了機車在隔聲、隔熱、減振、防腐、抗凍等方面整體性能。
2024年全國鐵路(包括高鐵等)完成固定資產投資8506億元,同比增長11.3%。截至2024年12月31日,中國內地城軌交通新增運營線路953.04公里,新增線路涵蓋了多種系統制式,包括地鐵、市域快軌、有軌電車、電子導向膠輪系統和導軌式膠輪系統等。其中,地鐵新增738.26公里,占比最高,達到77.46%;市域快軌新增171.82公里,占比18.03%。
《中國城市軌道交通綠色城軌發展行動方案》中指出軌道交通的低碳發展需要全面采用低碳原材料,推廣應用節能低耗新技術,探索創新綠色低碳新工藝,推行設計工藝一體化的綠色正向設計新流程。軌道運輸工具的輕量化設計與應用是實現綠色環保等目標最重要也是最直接、最有效的技術方案之一。貨車車輛整車質量每減輕10%,平均能耗可降低2~4%,減重還能提高列車的綜合性能,經濟效益和社會效益顯著。復合材料在現代鐵路行業中正在越來越多的使用,在降低制造成本的同時,結構件減重50%,非結構件減重75%,列車行駛速度得到進一步提升,列車的磨損進一步被降低。全球鐵路復合材料市場預計將在未來幾年內保持8.00%以上的穩定增長,特別是在亞太地區,這一市場的增長尤為顯著,至2028年全球鐵路復合材料市場總規模將突破100億元人民幣。

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04、常泰長江大橋常州側主體工程完工!采用世界最大尺寸碳纖維復合材料拉索

2024年5月7日,常泰長江大橋主航道橋最后一個大節段鋼梁平穩吊裝完成,標志著常泰長江大橋常州側主體工程全部完成,全橋已于2024年6月份合龍。大橋是目前在建的世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋,全長10.03公里。這座大橋最大的亮點之一,即采用由中復神鷹公司研發的干噴濕紡T700-48K級大絲束碳纖維復合材料拉索,大橋水平拉索單根由127絲直徑7毫米的碳纖維復合材料組成,為目前世界上碳纖維拉索長度最長、規模化用量最大的工程項目,其抗拉強度達到2600兆帕,單根水平拉索長559米,全橋28根水平拉索總重量達到130噸。

碳纖維拉索具有輕質、高強、耐腐蝕、抗疲勞、應力松弛率低和線膨脹系數低等優異性能,拉索充分利用了碳纖維的抗拉強度特性,使用碳纖維拉索改變橋梁的塔、梁荷載的原有傳遞途徑,從根本上解決鋼絲纜索的腐蝕和疲勞問題,實現具有輕量化、長壽命特征的高性能橋梁結構。近年來,碳纖維拉索已經在山東省聊城市興華路徒駭河大橋和江蘇省江陰市黃山路斜拉索橋中陸續成功應用,在土木工程領域具有里程碑式的意義。碳纖維復合材料拉索的應用可以將材料自重減小80%;大幅降低運維成本,全壽命周期碳排放減少70%;能承受1000萬次荷載循環不損壞,在橋梁使用壽命內不更換。碳纖維復合材料拉索開辟碳纖維大批量應用的新領域,為橋梁設計打開了新思路。

《結構用纖維增強復合材料拉索》國家標準于2024年11月20日發布修訂說明,旨在適應FRCM拉索技術的發展和工程需求。隨著碳纖維復合材料拉索制造技術的不斷進步,促進了碳纖維棒材、桿材等制備工藝設備的提升,進一步擴大了復合材料在大型工程上的應用。

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05、復合材料五星紅旗首次在月球背面升起

2024年6月4日。嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗,這面五星紅旗采用來自太行山的玄武巖為主的復合材料制造,大小與嫦娥五號國旗尺寸一樣300mm×200mm,玄武巖占比62%,全重只有11.3克,比嫦娥五號國旗還要輕0.5克。
玄武巖成分與月壤化學成分相近,其纖維具有非常優異的隔熱抗輻射性能,能夠抵御月表惡劣環境。而且月面玄武巖較多,未來建造月球基地需要就地取材,月球玄武巖可以做成片狀或者管狀建材,用于月面建造,這樣比在地球上取材大大節省成本。玄武巖纖維復合材料具有優良的阻燃隔熱性能,耐腐蝕性、耐高溫、耐低溫等性能。未來玄武巖纖維作為輕質、柔性防護材料,將在航空航天,如宇航服、太空艙、月球基地等場景會有越來越廣泛的應用。
玄武巖具有豐富自然界來源、獨特天然屬性及優異性能,是人類賴以生存和發展的基礎物質資源。可用于生產玄武巖纖維、巖棉、鑄石、微晶玻璃、鱗片和放射性廢物固化用基礎材料等,也被用作水泥混合材來制備混凝土。近年來我國玄武巖開采量及消費量持續增長,其中玄武巖連續纖維行業具有較高的關注度。其制成的復合材料廣泛應用于航空航天、軍工、汽車、石油化工、建筑、醫療、電子工業、隔熱、耐溫、防火等領域。根據汪昕、吳智深等研究,玄武巖纖維復合材料擁有較高的蠕變斷裂應力與較低的蠕變率,與預應力技術相結合可進一步提升道路、橋梁等工程的加固效果,能夠有效提升結構的剛度、開裂荷載、屈服荷載、極限荷載,進而提高結構變形能力、抗疲勞能力、耐腐蝕性能,并增強結構的自恢復能力,能夠極大延長橋梁使用壽命。《“十四五”原材料工業發展規劃》中將玄武巖纖維研發、生產關鍵技術列入了突破關鍵材料和攻克關鍵技術。隨著達州炬原玄武巖萬噸池窯首批5000噸瓷窯拉絲生產線的成功點火,玄武巖連續纖維大型規模化、產業化和高性能化技術日漸成熟,為低成本、高質量穩定的玄武巖纖維創造了條件。未來5年玄武巖復合材料產量有望突破10萬噸,年復合增長預計將達到18%,在新型建材、錨桿、土工格柵、放射性廢物固化等方面的應用將有所突破。
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06、中復碳芯助力全球最長陸上 131m 風電葉片成功下線

2024年1月21日,三一重能131m葉片(15MW)在內蒙古巴彥淖爾零碳數智產業園成功下線,刷新了全球最長陸上風電葉片紀錄。三一重能在制造工藝方面引入多項新技術,包括自主玻纖套裁預絎縫設計、大尺寸復合材料葉片長距離在線灌注技術、以及后緣墊塊立體三維設計技術、采用可回收聚氨酯結構件、48k大絲束碳纖維拉擠主梁等。這些技術的引入,不僅提升了葉片的制造精度和效率,更確保了葉片在超長尺寸下的剛性和穩定性。

截至2024年底,我國風電累計并網裝機容量約5.3億千瓦,占全球的比重近50%。2024年風電新增裝機量大約為88GW,是繼2023年新增裝機79.37GW的又一新高。根據過往風電裝機規律分析,2025年有望迎來再次大爆發,根據中金的預測,2025年國內風電新增裝機量有望達到110-120GW。

隨著風電葉片大型化發展,在整機中的成本占比由原來的1/4提升到1/3,是復合材料單品產量最高的產品,2024年中國風電葉片市場規模約為470億元,未來5年市場年復合增長率為6.5%。風電葉片產業經過20多年的高速發展,基本形成以中材葉片、時代新材、明陽葉片等大型制造廠為代表的競爭格局。風電葉片產業技術和生產能力正趨于同質化,但在新品研發、制造、運營和售后方面有著不同的特點和優勢。整體來看,行業競爭格局較為分散,但主要市場份額仍然集中在少數大型企業手中。

隨著我國風電行業的快速發展,市場對于風機和風電葉片的需求巨大,進而帶動了環氧樹脂,玻璃纖維、輕木、泡沫型材、粘接劑以及真空灌注用輔助材料風電葉片用材料的大規模增長,2024年風電葉片專用環氧樹脂突破38萬噸。到2024年前三季度10MW陸上風電機組在訂單中的占比達到28%,GW108機型將成為2025年的主力產品,8MW以下機型正在逐漸減少。2023年來多家風電主機廠替換碳纖維動力不足,碳纖維在風電的需求有所放緩,據中國復合材料工業協會推算2024年風電用碳纖維約為1.9萬噸。

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07、珠海航展落幕,中國eVTOL和無人機訂單吸引全球目光

第十五屆中國國際航空航天博覽會于2024年11月17日在珠海圓滿閉幕。今年的珠海航展首次設立了低空經濟館,集中呈現無人機、無人船、無人系統的全景化展演活動,為低空經濟企業提供更多創新應用場景和合作機會。
珠海云洲智能、航天九院、小鵬匯天、聯合飛機集團等上百家低空企業參展,超100型無人裝備參展參演。現場,多家載人飛行器及無人機企業簽下訂單,客戶包括金融租賃公司、海外企業或財團等,現場較上一屆更為火爆。
中國民航局此前發布的數據顯示,2023年中國低空經濟核心產業市場規模達5000億元,初步估算,2024年中國低空經濟核心產業市場規模將達到5800億元,未來五年復合增速將達到16.03%。細分市場低空經濟產業主要由低空制造、低空飛行、低空保障和綜合服務產業構成。其中,低空制造產業是指面向通用、警用、海關和部分軍用航空器的研發制造類產業,占整個低空經濟產業的88%,是我國低空經濟產業的主要構成部分。
中央在十四五規劃發布的《國家立體交通網絡規劃綱要》中明確,到2035年國家支撐經濟發展的商用和工業級無人機預期達到2600萬架,同期,無人機駕駛員也將增長到63萬名。到2035年,中央對國家低空經濟的產業規模預期達6萬多億元。
根據 Stratview Research 的數據,任何 eVTOL 項目中使用的復合材料中,約有75-80%將用于結構部件和推進系統,其次是梁、座椅結構等內部應用,占12-14%。電池系統、航空電子設備和其他小型應用組合起來將占剩余的8-12%。eVTOL中90%以上的復合材料將是碳纖維,其余10%的復合材料為玻璃纖維增強材料,以保護膜的形式使用。作為戰略性新興產業,低空經濟正處于產業鏈條不斷完善、應用場景持續擴展的重要階段,需要復合材料相關企業搶抓產業密集創新和高速增長的戰略機遇,積極推動復合材料行業內部的協同和資源整合,走創新發展之路,而非簡單推廣應用。

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08、工信部國家重點研發計劃2024年度項目申報指南:聚焦高性能高分子及復合材料領域,涵蓋UHMWPE、碳纖維、芳綸及先進結構陶瓷等6類專項。

工業和信息化部深入貫徹落實黨的二十屆三中全會精神、習近平總書記關于新型工業化和產業科技創新的重要論述精神,扎實推動科技創新和產業創新深度融合,助力發展新質生產力,推進新型工業化發展不斷邁上新臺階。根據《國家重點研發計劃管理暫行辦法》(國科發資〔2024〕28號)相關要求,對工業和信息化部主責的“十四五”國家重點研發計劃16個重點專項進行2024年度項目申報。
指南中“高性能制造技術與重大裝備”、“工業軟件”、“增材制造與激光制造”、“先進結構與復合材料”、“高端功能與智能材料”等5個專項與復合材料行業直接相關,中國復合材料工業協會可以為申請相關專題的會員單位進行推薦。
2024年的指南中將UHMWPE、碳纖維、芳綸及先進結構陶瓷等6類作為高性能高分子及復合材料領域的重點內容。這些材料在航空航天、國防軍工、高端裝備制造等多個關鍵領域具有廣泛的應用潛力,是推動我國高端制造業發展的核心基礎材料。通過申報指南,進一步引導高校、科研機構和企業增加在高性能高分子及復合材料領域的研發投入,加速技術突破和成果轉化。開展這些重點項目的研究,有望解決一系列關鍵技術難題,無疑為我國高性能高分子及復合材料領域的發展注入了強大動力,進一步提升我國在相關材料領域的自主研發能力和產業競爭力。
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09、全球首張熱塑性光伏邊框認證證書!國際復材開啟新材料革命

中國科學院化學研究所研究員馬永梅與重慶國際復合材料股份有限公司合作開發的“尼龍基熱塑性連續玻璃纖維拉擠太陽能邊框”通過德國萊茵測試,獲得全球首張認證證書。該技術展現了中國太陽能行業的持續創新能力,有助于全球能源結構優化。該技術采用原位反應尼龍拉擠成型工藝,其材料具有優異的耐候性和機械性能,輕量化和可回收特性使其在環保和經濟性方面具有明顯優勢。

根據《電解鋁行業節能降碳專項行動計劃》要求,自2017年以來,中國實施了電解鋁產能置換政策。這一政策限制了電解鋁產能的無序增長,并促進了行業的結構調整和產業升級。在輕量化需求的帶動下,近5年來中國鋁型材的價格波動較大,2024年12月數據顯示,2024年鋁型材居高不下粉末噴涂工藝鋁型材全國均價為25481元/噸,在光伏行業競爭日益劇烈的當下,采用復合材料邊框進行對沖,可以緩解光伏組件的價格壓力。原位反應尼龍拉擠成型較傳統的聚氨酯拉擠邊框更具成本優勢,而且熱塑性尼龍更符合低碳、綠色的新發展理念。

隨著全球“雙碳”目標加速推進以及環保需求的日益高漲,推動綠色低碳發展是大勢所趨。熱塑性復合材料因其密度低、加工快、可回收等諸多特點成為“以塑代鋼”的主要方向,在新能源汽車、軌道交通輕量化、航空航天等方面具有廣闊應用前景。2024年熱塑性復合材料市場規模估計為468萬噸,預計到2029年將達到599萬噸,在預測期內(2024-2029年)復合年增長率為5.06%。同時據Research And Markets發布研究報告指出,全球熱塑性復合材料市場規模預計將從2021年的244億美元增長到2025年的318億美元,年復合增長率為7.5%,行業增長保持高速。

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10  、新型碳纖維復合芯導線在西北電網首次應用

2024年11月,由國網陜西省電力有限公司電力科學研究院(國網陜西電科院)牽頭實施的新型碳纖維復合芯導線工程,在銅川10千伏吉子鋪支線、宜哭線1公里重覆冰、大跨越區段完成了首次應用。這是新型碳纖維復合芯導線在西北電網的首次應用,標志著我國在電網輸電線路材料和技術方面取得了新的突破。這一創新技術的成功落地不僅提升了電網的安全運行能力,也為復合材料行業的發展注入了新的活力。

十四五期間電網規劃投資超2.9萬億元,2021~2025年5年間全國架空線和電纜行業的總市場規模約為5400億元,4年復合增速約為9%左右。其中其中架空導線2021-2025年總市場規模達3000億元,4年復合增速約為7%左右,電纜2021-2025年總市場規模達2400億元,4年復合增速約為12%左右。根據國家電網招標數據,目前架空線中標項目中增容導線和節能導線等新型導線總計占比約為 9%。國聯證券預計到2025 年,新型導線的占比有望達到 18%,市場規模將超百億元。以高導電率鋁、鋁合金類、軟鋁型線以及碳纖維復合芯類的節能增容導線是未來新型導線的主要發展方向,預計十四五期間市場總規模達350億元,4年復合增速約22%。碳纖維復合芯類的節能增容導線替代傳統的鋼芯和半梯形鋁線,通過優化熱處理及絞制工藝,實現了重量輕、強度大、柔性強、抗疲勞、耐高溫、耐腐蝕、低損耗、線損小、弛度低和與環境親和等性能優勢,從而提高了傳輸容量和電網輸送能力。受益于國家長期經濟發展規劃,新基建、智能電網建設推進,電線電纜產業將不斷優化升級,呈持續穩定增長態勢發展,也將成為碳纖維主要應用的領域。

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