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碳化硅纤维及其复合材料国内外产业发展分析 5点建议加速我国崛起
发布日期:2019-08-23  来源:前沿材料  浏览次数:461
 
碳化硅纤维(SiC)是一种由等量的碳和硅两种元素按金刚石结构周期排列而成的陶瓷纤维,实际的碳化硅纤维中可能含有富余碳和部分氧等。碳化硅纤维的强度和模量均很高,其最大的特点是能够在空气中耐受1000℃以上的高温而不发生任何变化,主要用于耐高温复合材料或在制备过程中需要经受高温处理的复合材料。
 
  当今,SiC纤维增强复合材料在轻质、高强度、耐高温、抗氧化等性能方面愈发优化,已经开始取代飞机发动机燃烧器、护罩、喷嘴以及发动机叶片中的合金材料。随着航空航天技术和国防工业建设的快速发展,商用及军用飞机发动机对SiC纤维的需求量将不断增加,SiC纤维行业的发展有着广阔的市场空间及商业价值。据Stratistics MRC预测,SiC纤维市场2017年估值为2.5亿美元,到2026年将增长至35.87亿美元,2017年至2026年的复合年增长率高达 34.4%。
 
  全球SiC纤维市场被日本和美国占据。以“SiC fiber”为关键词,在专利库中检索相关专利数据,对比Nippon Carbon、Ube Industries和COI ceramics 三家国际领军企业及我国近40年在专利方面的布局轨迹,可以更加清晰的分析我国SiC纤维的发展现状。


 
图-三大巨头企业在 SiC 纤维方面各年份专利数量趋势图


 
图-中国在 SiC 纤维方面各年份专利数量趋势图
 
  根据上图所示,Nippon Carbon、Ube Industries 和COI ceramics 三家巨头企业的专利布局大多集中在1981年到2000年,随后的十年间仅有少量专利布局,2012年之后已无新的动态;相比之下,国内的专利布局在2000年左右起步,在近五年时间内达到高峰。由此可见,国外的SiC纤维制备技术在2011年之前已进入成熟期,而我国目前仍处于产业化技术攻关阶段,在追赶国际先进水平的道路上还需克服诸多关键技术难题。
 
  为早日实现国家战略储备性新材料产业的崛起,国家新材料产业发展联盟天津研究院建议从以下五个方面加以重视。
 
  第一,建议科研机构及企业需重点培养在该领域持续长久扎根研究的技术人员并站在国家高度实现技术共享;
 
  第二,建议从制备纤维的关键设备入手,提高自主研发创新能力,从上游生产设备方面解决国产化问题;
 
  第三,建议在国内已突破的第二三代SiC纤维研制关键技术基础上,进一步提高质量稳定性和工业化能力;以SiC纤维为基础,扩大其在航天、核能等领域的应用,最大程度发挥其应用潜力;
 
  第四,建议强化产学研结合,促进高校及科研机构与企业的深度合作;
 
  第五,建议加强产业联盟建设,促进产业链的协同合作,加速实现高精尖产品国产化。
 
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