無機(jī)非金屬材料涉及的領(lǐng)域眾多,建筑材料、特種玻璃材料、先進(jìn)陶瓷材料、人工晶體、石墨材料等都屬于無機(jī)非金屬材料。無機(jī)非金屬材料較好地彌補(bǔ)了金屬材料的弊端和不足,具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨性好、強(qiáng)度高等特質(zhì)。業(yè)內(nèi)人士解釋,大部分金屬的熔點都比較低,而且金屬比較沉,即使強(qiáng)度足夠大,也無法彌補(bǔ)這一弊端,而一些無機(jī)非金屬材料能滿足這些要求。對于不同的需要,無機(jī)非金屬的一些材料更適合。
一位行業(yè)專家曾經(jīng)表示:“無機(jī)非金屬材料有很多難以替代的特性,比如航空產(chǎn)業(yè),對產(chǎn)品質(zhì)量要求高,在航天制造上,質(zhì)量很重會影響產(chǎn)品功能,而無機(jī)非金屬材料就發(fā)揮了很好的作用,因為質(zhì)量越輕需要的能量越低。”
在六大新材料品種中,高性能纖維應(yīng)用前景較為廣泛。據(jù)中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會副秘書長趙鴻漢介紹,高性能纖維具有耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度等特性,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,包括航空航天、交通運(yùn)輸設(shè)備以及日常生活品等,與傳統(tǒng)材料相比,具有更高的強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐熱沖擊性以及更大的設(shè)計靈活性,是發(fā)展國防軍工、航空航天、新能源及高科技產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)原材料,同時在建筑、通信、機(jī)械、環(huán)保、海洋開發(fā)、體育休閑等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有廣泛的用途。
按照合成的原料不同,高性能纖維主要分為碳纖維、芳綸纖維、特殊玻璃纖維、超高分子聚乙烯纖維等,其中碳纖維、芳綸纖維、超高分子聚乙烯纖維是當(dāng)今世界三大高性能纖維,而碳纖維尤其值得關(guān)注。
目前碳纖維新材料已進(jìn)入快速擴(kuò)張期,未來航天航空、油氣開發(fā)、汽車、電子等領(lǐng)域?qū)犹祭w維材料需求大幅增長。據(jù)了解,日本、美國、德國等國家技術(shù)壟斷集中度較高,原絲、炭化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)由日本、美國等國家控制。其中,小絲束碳纖維生產(chǎn)基本上被東麗、東邦和三菱等日本企業(yè)所控制,三者市場占有率達(dá)到70%左右。大絲束則主要由美國卓爾泰克、德國西格里和日本東邦控制,市場占有率為80%左右。
趙鴻漢表示,國內(nèi)企業(yè)存在原絲質(zhì)量差、生產(chǎn)規(guī)模小、質(zhì)量低、價格高、應(yīng)用基礎(chǔ)研究薄弱、品種單一等問題,近年來快速擴(kuò)張的產(chǎn)能大多為低品質(zhì)產(chǎn)品,與國外差距明顯。
據(jù)國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃碳纖維項目首席專家徐堅介紹,從2000年開始,我國投入專項資金推動碳纖維技術(shù)的研發(fā),目前利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了國際同類產(chǎn)品水平,但國內(nèi)碳纖維市場上國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品占比卻依然不高。“十一五”期間,中國科學(xué)院也曾立項支持碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的研發(fā),很好地集成了各研究所的研發(fā)優(yōu)勢,制造了概念型全碳纖維復(fù)材電動車,已經(jīng)取得明顯成效。
根據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)提供的數(shù)字,2015年前,全球碳纖維市場需求將保持13%的增長,而我國對碳纖維的需求增速卻明顯快于全球。
由于技術(shù)封鎖的原因,我國碳纖維需求仍在導(dǎo)入期,未來航天航空、汽車制造、新能源制造等將成為需求增長的主要領(lǐng)域。目前高性能纖維在飛機(jī)上的應(yīng)用比例為50%-80%。波音公司預(yù)計,到2025年中國運(yùn)輸飛機(jī)數(shù)量將是原有的3倍;國內(nèi)風(fēng)電和汽車領(lǐng)域需求旺盛,高性能纖維復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的輕質(zhì)高強(qiáng)材料,符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大容量發(fā)展趨勢,符合汽車安全、輕型化發(fā)展方向。有機(jī)構(gòu)研究員認(rèn)為,僅考慮到部分高檔民用汽車采用碳纖維材料以實現(xiàn)輕量化,預(yù)計2015年我國汽車工業(yè)對碳纖維的需求量也將達(dá)到2800噸。
對此,徐堅表示:“國內(nèi)整體產(chǎn)量不是很高,全部加起來也就在2000噸左右,在中國一年8000噸碳纖維的總用量中,只占不到1/4,應(yīng)該說國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性還需要提高,主要在民口產(chǎn)業(yè)上還有待提高,因為我國產(chǎn)品主要是具有價格競爭優(yōu)勢。”
據(jù)估計,至2015年,我國對碳纖維總體需求將達(dá)1.6萬噸。而根據(jù)新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,“十二五”末我國碳纖維產(chǎn)能為1.2萬噸。
徐堅表示,若想在碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面有所成績,中國還需要加倍努力,縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。