Vanuit materiaalkunde en industriële economie analyseert dit artikel systematisch de ontwikkelingsstatus, technische knelpunten en toekomstige trends van koolstofvezelcomposietmaterialen in de economie op lage hoogte. Onderzoek toont aan dat koolstofvezel weliswaar aanzienlijke voordelen biedt bij het lichter maken van vliegtuigen, maar dat kostenbeheersing, procesoptimalisatie en standaardsysteemconstructie nog steeds belangrijke factoren zijn die grootschalige toepassing ervan beperken.
1. Analyse van de compatibiliteit van koolstofvezelmateriaaleigenschappen met economie op lage hoogte
Voordelen van mechanische eigenschappen:
- De specifieke sterkte bereikt 2450 MPa/(g/cm³), wat vijf keer zo hoog is als die van vliegtuigaluminiumlegeringen.
- De specifieke modulus overschrijdt 230 GPa/(g/cm³), met een aanzienlijk gewichtsverminderend effect
Economische toepassing:
- Door het gewicht van de dronestructuur met 1 kg te verminderen, kan het energieverbruik met ongeveer 8-12% worden verminderd
- Voor elke 10% gewichtsvermindering van eVTOL neemt het bereik met 15-20% toe
2. Huidige status van de industriële ontwikkeling
Wereldwijde marktstructuur:
- In 2023 zal de totale wereldwijde vraag naar koolstofvezels 135.000 ton bedragen, waarvan de lucht- en ruimtevaart 22% voor haar rekening neemt.
- Het Japanse Toray heeft een marktaandeel van 38% op de markt voor kleine sleepboten.
Binnenlandse vooruitgang:
- De jaarlijkse samengestelde groei van de productiecapaciteit bedraagt 25% (2018-2023).
- Het lokalisatiepercentage van T700 ligt boven de 70%, maar T800 en hoger zijn nog steeds afhankelijk van import.
3. Belangrijkste technische knelpunten
Materieel niveau:
- Stabiliteit van het prepregproces (CV-waarde moet binnen 3% worden gehouden)
- Verbindingssterkte van het composietmateriaal (moet meer dan 80 MPa bereiken)
Productieproces:
- Geautomatiseerde legefficiëntie (momenteel 30-50 kg/u, doel 100 kg/u)
- Optimalisatie van de uithardingscyclus (traditioneel autoclaafproces duurt 8-12 uur)
4. Vooruitzichten voor economische toepassingen op lage hoogte
Prognose van de marktvraag:
- De vraag naar eVTOL-koolstofvezel zal in 2025 1.500-2.000 ton bereiken
- De vraag naar drones zal naar verwachting in 2030 de 5.000 ton overschrijden
Trends in technologische ontwikkeling:
- Lage kosten (doel verlaagd naar $ 80-100/kg)
- Intelligente productie (toepassing van digitale tweelingtechnologie)
- Recycling en hergebruik (verbetering van de efficiëntie van de chemische recyclingmethode)
Plaatsingstijd: 10 april 2025