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碳纖維將應用於醫療、機器人等多領域

行內有人頗為自豪地宣稱:得碳纖維者得天下!筆者一開始不以為然,後來看到一份關於未來最具投資價值的新興產業報告,這份報告宣稱未來最具投資價值的十大產業包括:雲計算、大數據、人工智慧、3D技術、無人技術、機器人、醫療器械、新材料、新能源和體育健身。仔細一看,果真!這些熱門的新興產業多和碳纖維有關哦!

關聯一:無人技術

無人技術目前主要應用在無人機、無人駕駛汽車等領域。美國蒂爾集團預測全球無人機市場規模會從2015年的64億美元增至2024年的115億美元,發展態勢迅猛。麥肯錫預測到2025年,無人駕駛汽車領域將會有2000億美元到1.9萬億美元產值,屆時中國無人駕駛汽車產值空間至少也在萬億規模,潛力無限。

無人機的應用非常廣泛,最初用于軍事領域,後來逐漸擴展至民用領域,特別是近幾年的農用無人機市場非常火爆。碳纖維複合材料的高比強度和高比剛度能夠大大減輕無人機的機身質量,降低載荷成本,有效延長無人機的飛行距離和飛行時間。另外,碳纖維複合材料擁有優異的耐腐蝕和耐熱性能,能夠耐受自然界中多種介質的腐蝕以及熱膨脹的影響,可滿足無人機在各種環境條件下長期使用的特殊要求,在很大程度上延長了維護周期。由於無人機中還需植入晶元或合金導體,形成具有智能的結構整體,碳纖維複合材料堅固的性能可以在惡劣環境下對植入的設備起到保護作用。總之,作為無人機製作的理想材料,碳纖維複合材料對無人機結構的輕質化、小型化和高性能化意義重大。同樣,碳纖維複合材料的汽車零部件在汽車輕量化應用中方興未艾,對無人駕駛汽車也有不容小覷的利用價值。

關聯二:機器人

隨著中國人口老齡化問題日益突出、人工成本急劇上升以及整體經濟結構面臨轉型,機器人形成的革新式影響力及其巨大的市場規模已經被各大研究機構所認可。未來無論短期或是長期,機器人行業的投資機遇都是不容估量的,從工業機器人、協作機器人到服務機器人均有十分可觀的市場規模。

在機器人設計製造中,碳纖維複合材料也是積極活躍的因素。例如,在保證機器人手臂有足夠強度和剛度的前提下,要提高機器人的運動速度與控制精度,就必須在結構上、材料上設法減輕手臂的重量,提高手臂的物理性能。碳纖維複合材料具有抗拉強度高、抗震性好、比重小、結構尺寸穩定、耐磨耐腐蝕、降噪等一系列的優點,特別是其熱膨脹係數極小,在不同溫度中幾乎零變形,因而成為目前製造機械手的最佳材料,受到機器人製造行業的歡迎。

關聯三:醫療器械

醫療器械市場在國內起步較晚,但發展迅速,2001年至2014年,我國醫療器械市場規模從173億元增長至2556億元,增長了近15倍,複合增速達到23%。但從醫療器械市場規模與藥品市場規模的對比來看,全球醫療器械市場規模大致為全球藥品市場規模的40%,而我國這一比例低於15%,隨著經濟的發展以及國內老齡化程度的提高,醫療器械的市場發展潛力巨大。

碳纖維材料近來也成為醫療器械製造行業的新寵兒,例如,在醫療設備射線放射通路上,要求相關配件對X射線透過性能好,在滿足使用的前提下盡量降低放射的劑量,以減少輻射對患者及醫護人員的危害,與傳統材料相比,碳纖維複合材料更容易達到這上述要求。例如,運用碳纖維複合材料製作的醫療面板在重量上明顯減輕,結構剛度卻有大幅度提高,可以達到減重和增強的雙向效果,最重要的是由於這種材料對X射線的吸收率非常低,且非常均勻,X射線成像效果好,因而,受到該類醫療器械廠家的普遍歡迎。除此之外,碳纖維複合材料還適用於乳腺托板、頭托、臂托及牙科X光設備照相的托板、底片盒等的製作。

關聯四:新材料

新材料是新經濟的基石,我國在軍工、高鐵、核電、航天航空等尖端製造領域的快速發展均離不開基礎材料領域的突破。隨著基礎化學、基礎材料、納米技術等方面科研實力的不斷加強,新材料領域的創新點將不斷湧現,新材料市場有望達到數萬億規模。其中,重點發展的有:石墨烯、碳纖維、新型膜材料、生物基材料等。

由此可見,碳纖維產業本身就是投資熱點,比起較為落後的碳纖維生產行業,碳纖維的下游製造業卻是一片紅火,很多企業在碳纖維的應用上加大研發力度,特別是在碳纖維複合材料的性能提升方面,成果斐然。無錫威盛新材料科技有限公司就頻頻拔得頭籌,在國內率先成功研發出增韌阻燃性碳纖維複合材料,該種碳纖維複合材料的特殊性能非常適用於軌道車輛的車身材料,受到國內多家高鐵製造企業的青睞,在軌道交通輕量化發展中發揮出重要作用。

除以上所述的幾個新興產業外,市場規模預測可以擴大到100億元以上的3D列印技術,碳纖維產品的加工技術可以與之進一步結合,擴大自己的應用範疇。大力度的財政補貼推動新能源產業快速走向成熟,也蘊含著豐富的投資機會,如中國新能源汽車市場在2015年實現井噴式發展,產銷量均超過30萬輛,同比增長超過300%,成為全球第一大新能源汽車市場。在新能源汽車的輕量化路線中,碳纖維汽車零部件也起到了舉足輕重的作用。相對於以上幾個行業,體育健身領域中的碳纖維製品已廣為人知,比如碳纖維自行車等已成為該領域的一股熱潮。

作者寫於2016-07-15
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