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复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属。
金属复合材料,是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料,其极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能,因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。
进入21世纪以来,全球复合材料市场快速增长,亚洲市场增长较快,尤其中国是复合材料增长最快、最大的生产和消费国,风能、大型飞机、汽车工业、建筑业、造船、环保等成为市场的主导力量。中国的大市场吸引了国外一些知名复合材料企业入住,例如Hexcel、Gruit、Vestas、RTP、Alcan、Menzolite、空客、Samtechap、Huntsman等,纷纷在中国建厂或扩产,均取得良好的效益,Vestas宣称已接下100套风电叶片订单。
根据数据显示,2021年全球复合材料市场规模为880亿美元,预计2026年能够到达1,263亿美元,年复合增长率7.5%。以增强材料划分,Markets and markets数据显示,碳纤维复合材料市场将以12.4%的年复合增长率从2020年的175亿美元增长至2025年315亿美元。其中,玻璃纤维复合材料仍占有最大的市场份额,2020年市场规模估计为460亿美元,2020-2027年间复合增长率为5.3%,预计2025年将达到600亿美元。
现代高科技的发展离不开复合材料,复合材料对现代科学技术的发展,有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。进入21世纪以来,全球复合材料市场快速增长,亚洲尤其中国市场增长较快。
随着高性能、低成本的增强材料,功能性、强韧性和工艺优异的基体材料的研发和应用,材料、结构一体化设计理念的逐步深入,中国复合材料制造技术不断进步,工艺水平不断提升,行业朝着高、精、尖方向不断发展。但仍然存在很多问题,中低档制品居多、劳动密集型为主、技术自主创新能力不足,新商品与新技术开发力度不够、高端种类短缺、生产设备与工艺技术均与国外有很大的差距等短板,依旧严重制约了中国复合材料行业的发展。如碳纤维开发已成为中国国内碳纤维复合材料发展的瓶颈,形成了进口碳纤维、国内深加工的受制约格局。为追赶世界碳纤维发展步伐,全国目前有30多家企业在展开研发和应用,并形成了大连、威海、连云港、哈尔滨、宜兴、东莞、宁波、北京、上海等碳纤维加工和制造基地。
从全球来看,复合材料在交通运输领域需求较大,以及工业设备领域,分别占据24%和26%的需求量;而国内的复合材料目前主要集中于建筑与结构领域,作为主力的交通运输及工业设备领域发展空间巨大。随着国民经济的高速发展,经济结构的转变,新能源、环保、高端装备制造等其他新兴产业的加快发展,国内高性能纤维复合材料需求将日渐强劲。其中交通运输、工业设备发展推动高分子复合材料增长潜力很大,从子行业应用看,航天航空、汽车、风电等行业需求增长力度较强。
现阶段,中国玻璃钢、复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下,复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。
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