2024年碳纖維及其復合材料新技術、新產品、新應用大盤點
發布時間：2025-01-16
以下整理了2024年部分碳纖維行業的新技術、新產品以及新應用：
日本東麗推出新型碳纖維TORAYCA? M46X
1月10日，東麗推出TORAYCA? M46X碳纖維，該新產品強度比TORAYCA? MX系列其他產品高出約20%，同時保持較高的拉伸模量。據悉，TORAYCA? M46X是通過采用東麗的結構控制工藝對纖維內部石墨結晶結構進行納米級控制，從而實現纖維取向度提升以及拉伸強度增強。
美國材料科技公司研發超高密度碳/碳復合材料
1月23日，該公司表示成功應用“場輔助燒結技術”（FAST）研制出超高密度碳/碳復合材料。新技術使碳/碳復合材料的抗燒蝕和抗氧化能力提高近20倍，有望應用于要求苛刻的高超音速導彈和彈道再入等鼻尖和前緣部件。
三菱化學開發超高強度碳纖維復材
2月28日，三菱化學先進材料公司成功開發出一種能以0.3 mm厚度注塑成型的超高強度碳纖維增強復合材料。通過采用特殊的復合技術，相比傳統注塑塑料具有更高的強度和剛性。該公司KyronMAX系列產品由短碳纖維混合到熱塑性樹脂中制成，可實現注塑用塑料材料的最高強度水平，最大拉伸強度為383 MPa，比通用玻璃纖維增強樹脂高70%以上，比通用碳纖維增強樹脂高30%以上。
美國能源部橡樹嶺國家實驗室開發動態交聯CFRP
美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）設計出閉環路徑，用于合成極其堅韌的碳纖維增強聚合物，并隨后回收其所有原材料。ORNL通過向聚合物基體及其嵌入的碳纖維中添加動態化學基團，一種名為頻哪醇的特殊醇類取代交聯劑的共價鍵，形成的動態鍵可賦予纖維和聚合物之間較強的界面粘附力，同時根據需要可利用熱量或化學作用將其解鎖，以實現碳纖維和聚合物之間的分離與回收。
美國赫氏推出IM9 24K連續碳纖維產品
3月5日，赫氏在JEC World復材展上推出新型HexTow®IM9 24K連續碳纖維，適用于航空航天領域的主要和次要結構件。HexTow®IM9 24K連續碳纖維是一種中模量小絲束纖維產品，由24000根單絲組成。平均拉伸強度超6300 MPa，拉伸模量為298 GPa，伸長率1.9%。該款新品拉伸強度比Hexcel目前主攻航空航天高端應用的IM7纖維提高了12%。
三菱化學推出生物基碳纖預浸料
3月12日，三菱化學宣布開發出一種使用植物衍生樹脂的BiOpreg #400系列碳纖維預浸料。BiOpreg #400系列擁有高達約25%的生物質含量，通過植物基樹脂浸漬實現。新開發的預浸料具有與傳統預浸料相同的性能，并且可以以相同的方式處理和成型。
光威復材M60J碳纖維成功下線
光威復材旗下威海拓展纖維有限公司研發生產的M60J碳纖維產品成功下線，順利實現工程化、產業化，填補了我國在該領域的市場空白。相比第一代碳纖維，M60J碳纖維的模量提高兩倍以上，模量高達588 GPa。
赫氏推出新HexForce® 1K機織增強織物
9月10日，美國赫氏宣布推出其新的HexForce®1K機織增強織物。該輕質織物利用了赫氏專有的HexTow® AS4C 1K碳纖維，可生產高強度、低重量的復合材料，成為復合材料領域的一次重要突破。HexForce® 1K機織增強織物的核心技術在于其使用的1K碳纖維。這種纖維包含每束1000根單絲，與傳統的3K、6K或更大規格的碳纖維相比，1K碳纖維的優勢在于其重量極輕，同時具有極高的強度。
日本東麗碳纖維技術獲美國船級社型式認證
9月13日，由日本東麗工業公司開發的用于船舶原位修復的真空輔助樹脂轉移成型工藝技術獲得美國船級社（ABS）型式認證。該技術針對海上浮式生產儲運裝置及海洋浮式儲油卸油裝置，通過使用碳纖維增強塑料作為對因腐蝕造成的設備厚度減小部位的標準船舶維修方法。
東麗Zoltek推出碳纖維新品
日本東麗旗下Zoltek公司新推出了一款PX35-7型碳纖維。該新品是一種可與乙烯基酯樹脂體系進行匹配的新產品，主要系近年來終端市場對用于乙烯基酯樹脂的碳纖維產品需求不斷增長。基于Zoltek公司專有的上漿劑，PX35-7型碳纖維由聚丙烯腈（PAN）前驅體纖維制成，50K大絲束規格，可以與乙烯基酯樹脂基體表現出優異的附著力和相容性，具備高產量和機械性能一致性優勢。
東洋紡開發新型碳纖維復合紗線
10月23日，日本東洋紡纖維株式會社應用其獨特的復合細紗技術，制造出具有優異抗沖擊性和耐候性的復合碳纖維和聚碳酸酯纖維紗線“CfC紗線®”。“CfC紗線®”是一種碳纖維復合紗線，將碳纖維和熱塑性纖維結合成三層結構。紗線結構基于公司多年積累的獨特復合紡紗技術，具有獲得高強度所需的復合樹脂的抗滲性，以及可根據不同形狀輕松成型為各種形狀和設計的柔軟度。
中復神鷹助力陸上風電葉片下線
1月21日，三一重能131米陸上風電葉片在巴彥淖爾零碳數智產業園成功下線，其核心材料是由中復神鷹提供的干噴濕紡48K大絲束高性能碳纖維。該葉片刷新了全球最長陸上風電葉片的紀錄，標志著中復神鷹干噴濕紡48K大絲束碳纖維實現在百米級以上葉片供應領域的重大突破。
Gemini發布新款碳纖維盤片
Gemini發布最新Rigel碳纖維盤片，該款1x Gemini Rigel正負齒碳纖維盤片采用“鍛造”碳纖維工藝和鋁制盤芯打造而成，具備堅固、耐用、輕量化及空氣動力學性能等多重特性。據Gemini稱，支持SRAM 3螺栓環的30T盤片僅重39克。
光威復材風電碳梁獲DNV船級社認證
2月，光威復材風電碳梁產品順利取得挪威船級社（DNV）TYPE APPROVAL和SHOP APPROVAL認證證書，標志著公司碳梁產品獲得風電行業內全球權威認可，彰顯了公司在風電碳梁領域的專業實力和可靠服務。在此之前，公司預浸料產品已通過DNV認證，可與風電碳梁共同服務風電建設，為助力實現碳達峰碳中和貢獻力量。
天兵科技全碳纖維復合材料成型整流罩
張家港智能制造基地，天兵科技的大型液體運載火箭天龍三號（TL-3）圓滿完成了整流罩分離試驗。TL-3整流罩直徑4.2米，長約13米，采用全碳纖維復合材料成型，是中國商業航天最大的整流罩、中國最大的全碳纖維整流罩。
商業碳纖維地鐵在青島發布
6月26日，全球首列用于商業化運營的碳纖維地鐵列車“CETROVO 1.0碳星快軌”在青島正式發布。該列車由中車四方股份公司聯合青島地鐵集團為青島地鐵1號線研制，其車體、轉向架構架等主承載結構采用碳纖維復合材料制造，實現了車輛性能的全新升級。12月21日，官方表示該碳纖維示范列車項目順利通過專家評審，即將投入運營。
碳纖維eVTOL首飛
7月，“飛碟”形電動垂直起降載人航空器在廣東深圳鹽田區大梅沙海濱公園完成首飛。據悉，???????該款eVTOL由深圳智航無人機有限公司打造，機殼采用碳纖維等復合材料和航空級鋁合金制造，兼具高強度與低重量。
國內首架全碳纖維復材3D打印技術驗證機試飛成功
7月26日，同濟大學航空航天與力學學院先進復合材料設計與制造團隊、飛行器設計與制造團隊聯合中國商飛上海飛機設計研究院追風工作室，成功應用連續碳纖維增強樹脂基復合材料3D打印技術制造的國內首架全碳纖維復合材料3D打印技術驗證機“同飛一號”試飛成功，驗證機飛行平穩。該驗證機采用鴨式后掠翼布局，翼展達2.1 m，起飛重量僅1400g。
碳纖維水平拉索應用項目完工
8月15日，常泰長江大橋主航道橋碳纖維水平拉索架設順利完成。為發揮溫度自適應塔梁縱向約束體系的作用，建設團隊研發了抗拉強度達到2600兆帕的碳纖維復合材料，相關科研成果達到國際領先水平。此次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，單根水平拉索長559米，全橋28根水平拉索總重量達到130噸。
香港全碳纖維純電客渡船下水
9月9日，香港新渡輪400客位純電池動力推進客渡船“新明珠39”號在廣州南沙下水。該船整船采用國產碳纖維材料建造，打破了高端碳纖維進口材料在國產客船的技術壟斷。自研國產碳纖維與樹脂匹配后，性能與進口材料水平相當。
我國碳纖維重載鐵路貨車正式下線
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，且均是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。據了解，首批碳纖維重載鐵路貨車將投入煤炭重載運輸上。
西格里碳纖維助力公路橋加固
位于德國紐倫堡附近的A3高速公路上的一座64米長公路橋BW399c，基于西格里50k SIGRAFIL®大絲束碳纖維進行加固。該項目由Die Autobahn GmbH des Bundes委托，獲得了2024年德國鋼結構工程獎。
帝人輕量化熱塑性復合材料橫梁用于電動方程式賽車
日本帝人、德國herone GmbH、英國Envision Racing攜手合作，成功開發了一款采用Tenax?熱塑性塑料的復合材料橫梁，專為電動方程式賽車設計。這項合作展示了尖端材料科學與先進制造工藝的結合，并強調了創新伙伴關系在推動可持續未來解決方案方面的重要作用。
巨型打印機助力建造全球最大碳復合材料火箭
美國火箭實驗室公司使用90噸巨型3D打印機——自動纖維鋪設(AFP)機。AFP機能以驚人速度制造碳纖維層，并以超高精度構建復雜結構。目前，公司正利用AFP機打造中子火箭，有望將火箭制造時間減少15萬個工時，這將顯著提升中子火箭的生產效率，使其更具成本效益。一旦完成，中子火箭將成為全球最大碳復合材料火箭。
韓國KIST新型碳纖維復合材料結構電池
12月初，韓國科學技術研究院（KIST）能源研究中心開發出一種新型碳纖維復合材料結構電池，可顯著提高能量密度，同時保持優異的機械性能。新型結構電池中，碳纖維（電極、集電器）的體積分數增長約160%，使電極與電解液的接觸面積增加，從而提高了能量密度。同時，碳纖維的增強作用也使得電池的機械性能顯著提升。
來源：Carbontech
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