A fibra de carbono é uma referência no campo da ciência dos materiais, aclamada como o"Rei dos Novos Materiais"e"Ouro Preto"por seu desempenho excepcional em vários setores. Esta fibra de polímero inorgânico, derivada de fibras orgânicas através de pirólise a alta temperatura, não só possui uma resistência 5 a 8 vezes maior que a do aço, mas também pesa apenas um quarto mais. Seu peso leve, alta resistência, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão o tornam um material ideal para aplicações em aviação, aeroespacial, construção e energia, entre outras.

Com o rápido crescimento da energia eólica, fotovoltaica e outras novas indústrias energéticas, a procura da China por fibra de carbono tem aumentado constantemente.

Visão geral do desenvolvimento da indústria de fibra de carbono

O excelente desempenho da fibra de carbono é atribuído à sua estrutura única de carbono, tornando-a um recurso estratégico indispensável para a economia nacional e a segurança da defesa. Em aplicações de ponta, a fibra de carbono desempenha um papel insubstituível devido à sua alta resistência específica, alta rigidez específica e excelente resistência à corrosão e fadiga.

A fibra de carbono normalmente não é usada sozinha, mas combinada com resinas e outras matrizes para formar materiais compósitos, ampliando ainda mais sua gama de aplicações. A tecnologia de preparação de compósitos de fibra de carbono é um fator chave no seu desenvolvimento.

Esses compósitos têm densidade extremamente baixa, cerca de metade da densidade das ligas de alumínio e um quinto da do aço. Assim, os componentes feitos de compósitos de fibra de carbono são muito leves, pesando apenas 15% a 30% daqueles feitos de materiais tradicionais de liga de alumínio.

Por exemplo, a introdução pela BMW de materiais plásticos reforçados com fibra de carbono nos seus veículos eléctricos de 2014, i3 e i8, marcou um novo capítulo para a fibra de carbono na produção em massa de automóveis. No campo dos veículos elétricos, onde se busca leveza, alto desempenho e eficiência energética, espera-se que os materiais compósitos de fibra de carbono desempenhem um papel ainda maior.

Análise da Cadeia da Indústria de Fibra de Carbono

Do ponto de vista da cadeia industrial, a produção de fibra de carbono começa com a extração de combustíveis fósseis como matéria-prima, seguida por uma série de reações e processos químicos para finalmente convertê-los em fibras de carbono. Essas fibras são posteriormente processadas em tecidos de fibra de carbono, pré-impregnados (também conhecidos como intermediários) e produtos finais de materiais compósitos.

A premissa para a preparação de fibra de carbono de alto desempenho são fibras precursoras de alta qualidade, mas os processos relacionados de polimerização, fiação, carbonização e oxidação são desafiadores. Além disso, a transformação de precursores de fibra de carbono em componentes reais de materiais compósitos envolve uma etapa crítica: a moldagem do compósito.

Neste processo, a fibra de carbono precisa ser combinada com uma matriz de resina através de técnicas específicas de moldagem de compósitos para formar o material compósito final. Dominar esta série de processos e tecnologias é crucial para avançar no desenvolvimento da indústria de fibra de carbono.

Competição de mercado e oportunidades de desenvolvimento em fibra de carbono

O mercado global de fibra de carbono tem sido dominado por alguns países, como o Japão e os Estados Unidos, com rica experiência e tecnologia avançada em pesquisa, produção e vendas. Particularmente no pequeno mercado de reboque, algumas grandes empresas japonesas assumiram uma posição de liderança.

Desde a invenção da tecnologia de preparação de fibra de carbono baseada em PAN no Japão em meados do século 20, o Japão e o Reino Unido tornaram-se pioneiros na pesquisa e desenvolvimento desta tecnologia. Ao entrar na década de 1980, com o avanço na produção industrial de fibra de carbono à base de PAN, o mercado entrou em uma nova fase de integração e aquisição, formando o cenário competitivo atual.

No grande mercado de reboque, as empresas europeias e americanas têm uma vantagem mais distinta, com empresas dos EUA e da Alemanha controlando quase todo o mercado. O crescimento contínuo da procura de fibra de carbono nos setores de energia eólica, automóvel e aviação comercial solidificou ainda mais a posição de liderança das empresas dos EUA e do Japão no mercado global.

Com a mudança na procura global de fibra de carbono e a ascensão das empresas nacionais chinesas, a substituição interna tornou-se uma nova tendência. As principais empresas nacionais, como a Jilin Chemical Fiber, têm aumentado os seus esforços de I&D nos últimos anos.

À medida que o processo de substituição interna se acelera, espera-se que os fabricantes chineses encontrem novas oportunidades de desenvolvimento na indústria de fibra de carbono.

Conclusão

À medida que a procura por materiais leves e de alto desempenho continua a crescer globalmente, o mercado da fibra de carbono está a experimentar um desenvolvimento vigoroso. Especialmente no campo aeroespacial, a aplicação de compósitos de fibra de carbono tornou-se um meio crucial para melhorar o desempenho das aeronaves e reduzir o consumo de energia. Na indústria automotiva, a fibra de carbono é cada vez mais utilizada na fabricação de carros esportivos e veículos elétricos de alto desempenho para melhorar a eficiência do veículo e a experiência de direção.

Além disso, com a crescente ênfase na protecção ambiental e no rápido desenvolvimento das energias renováveis, a procura de fibra de carbono no sector da energia eólica também está a aumentar.

No entanto, vale a pena notar que o desenvolvimento da indústria da fibra de carbono enfrenta desafios, incluindo o custo relativamente elevado de fabrico e tecnologias imaturas de reciclagem e reutilização, que exercem certas pressões sobre o ambiente. Portanto, reduzir os custos de produção e melhorar as taxas de reciclagem são tarefas fundamentais para o desenvolvimento da indústria da fibra de carbono.

No geral, como representante de materiais emergentes, a fibra de carbono desempenha um papelpapel importante no domínio da produção de novos materiais, com vasto potencial de crescimento futuro. As suas aplicações não se limitam a melhorar as capacidades dos setores de alta tecnologia, mas também incluem contribuir significativamente para melhorias de sustentabilidade e eficiência em vários setores. À medida que o mundo avança em direção a soluções mais ecológicas e a uma utilização mais eficiente da energia, a fibra de carbono está na vanguarda desta transição, oferecendo soluções inovadoras que combinam desempenho com responsabilidade ambiental. O desenvolvimento e a adoção contínuos da fibra de carbono e dos seus compósitos irão redefinir os padrões da indústria, tornando os produtos mais leves, mais fortes e mais duráveis ​​uma realidade para o mercado global. Esta trajetória dinâmica de crescimento destaca a importância da investigação, do investimento e da colaboração contínuos em toda a indústria da fibra de carbono para desbloquear todo o seu potencial e enfrentar os desafios futuros, garantindo que a fibra de carbono continua a ser um interveniente fundamental na nova revolução material.