軍用碳纖維複合新材料迎來機遇！

今天，首華君就和大家來聊聊軍用碳纖維，有想法的朋友們，可以在評論區留言哦

1、什麼叫碳纖維？

碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，軸向強度和模量高，密度低、比效能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好。

碳纖維具備優異的力學效能，同時具有輕質、高強度、高彈性模量、耐高低溫、耐腐蝕、耐疲勞等優異特性，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度，廣泛應用於航空航天、國防、交通、能源、體育休閒等領域。

2、碳纖維按用途可分為宇航級和工業級兩類

碳纖維按用途可分為宇航級和工業級兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K（一絲束中包含48000根碳絲）及以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括60K、120K、360K和480K等。宇航級碳纖維初期以1K、3K、6K為主，逐漸發展為12K和24K，主要應用於國防工業和高技術及體育休閒用品（如：飛機、導彈、火箭、衛星和釣魚杆、高爾夫球杆、網球拍等）。工業級碳纖維應用於不同民用工業，包括：紡織、醫藥衛生、機電、土木建築、交通運輸和能源等。

與大絲束相比，由於缺少碳絲規模的集束量級，小絲束碳纖維往往需要更高的製造工藝（同樣的3根筷子的結構強度小於12根筷子），進而導致成本較高，但由於其重量更輕（3根筷子重量小於12根筷子），所以廣泛應用於航空航天領域。目前，各國對高效能的小絲束碳纖維（宇航級）均採取嚴格的出口管制措施。

3、航空航天是主要用途

碳纖維複合材料主要應用於航空航天、汽車、風力發電等製造業板塊，根據《2019年全球碳纖維複合材料市場報告》統計，2019年全球樹脂基複合材料總用量為15。97萬噸，其中風電葉片、航空航天、體育休閒、汽車各佔22。67%、24。55%、14。46%、11。40%；金額端總額為173。9億美元，其中航空航天金額佔比62。39%。且平價單價達到300美元/kg 明顯高於其它領域。

4、飛機應用碳纖維能夠起到很好的經濟效益

用碳纖維複合材料代替鋼或鋁，減重效率可達20%到40%，根據《大國之翼》對C919副總設計師章駿的採訪，在蒙皮部位使用鋁鋰合金能夠減重2%，型材部分使用鋁鋰合金能夠減重5%，而碳纖維複合材料的減重潛力則在15%-20%區間。而根據《碳纖維及石墨纖維》介紹，戰鬥機或幹線飛機自重每減少1kg，相當於增加450美元的經濟效益。

5、軍用領域

在軍用航空領域，高效能碳纖維複合材料主要應用於導彈彈頭、彈體箭體、發動機殼體的結構部件和衛星主體結構承力上，其中碳/碳和碳/酚醛複合製品是彈頭端頭和發動機噴管的重要防熱材料；在衛星構件上，高模量碳纖維主要應用於衛星承力筒、桁架、夾層面板及電池板支架。在戰鬥機和直升機上，碳纖維複合材料應用於戰機主結構、次結構件和戰機特殊部位的特種功能部件，當前戰鬥機上碳纖維複合材料的用量已達到25%以上，軍用直升機用量則高達50%以上。

此外，近年來無人機包括無人作戰機發展迅速，由於低成本、輕結構、高機動、大過載、高隱身、長航程的技術特點，決定了其對減重的迫切需求，複合材料的使用比例基本是所有航空器中最高的，美國全球鷹高空長航時無人偵察機共用複合材料達65%，先進無人機複合材料的用量更是不斷提升，X-45C、X-47B、“神經元”、“雷神”上都運用了90%的複合材料。未來隨著無人機叢集作戰、人機協同等先進戰術進一步成熟，尖端無人偵察機、無人殲擊機的需求進一步釋放，也會對碳纖提出新的需求。