“贵族”材料日趋平民化 可广泛应用于无人机


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    用碳纤维复合材料制作的钱包、钥匙扣、书夹、口杯、眼镜等各式各样的工艺品布满了东莞协创复合材料有限公司的展厅，这些轻巧细致的工艺品出口到欧美国家后，售价可达2000元—3000元人民币。同时，协创复合材料生产的碳纤维零配件也获得了多家无人机企业的订单。


    曾经仅应用于领域的“贵族”材料碳纤维正日趋走向“平民化”，碳纤维在民用领域应用的不断扩大，激发了创客对碳纤维民用产品的创新需求。


    A.可广泛应用于无人机


    碳纤维是一种新型纤维材料，它“外柔内刚”，密度低、强度大，质量比铝轻，强度却高于钢铁，兼具纺织纤维的柔软和可加工性，且耐腐蚀、耐高温、耐疲劳以及耐冲击性能好，热膨胀系数小，拥有良好的导电导热性能及电磁屏蔽性，被称为“新材料”。


    “碳纤维是现在和未来将被广泛应用的重要材料，我看好这个行业。”东莞协创复合材料有限公司总经理龚石金介绍说，碳纤维主要原材料都产自日本，近几年，国内对碳纤维材料所制成部件的需求量猛增，国内企业通过用环氧树脂为其定型，加上精雕机加工，可以制作成不同工业需要的制件，这些制件的重量只有航天铝的三分之一，却有其10倍的强度。


    龚石金很快把这当成自己未来的发展方向，在2009年，国内外掌握这门技术的企业都设置了技术壁垒，让创业者望而却步。虽然缺乏技术和人才，龚石金还是咬定这个方向，购买了相关的机器，花了一年多的时间做实验，在克服形状和外观的技术难题后，成品不管是平整度还是性能都在国内处于水平。


    2010年，龚石金生产的产品正式推向市场，主要供货给国内一些无人机厂商。由于协创产品综合性能强，同时又具有成本低的优势，迅速在市场上打出了名气。2011年，一家名叫大疆创新科技的无人机制造企业找上门来，除无人机主梁外，大疆在无人机各个部位的零配件上，均与协创达成了合作。后来这家名叫大疆创新科技的企业声名鹊起，成为中国估值在10亿美元以上的创业企业，其生产的无人机产品销量每年极速增长，协创也借助大疆的扩张得以迅速成长。


    B.机器人制造是未来应用重点


    根据国际市场研究机构发布的碳纤维市场研究，预计到2020年，碳纤维市场收益将达到37.3亿美元（约合人民币229亿元）。随着碳纤维复合材料应用范围扩大，工业对碳纤维的需求预计将以两位数的速度增长，将成为推动碳纤维需求增长的主力。


    龚石金表示，碳纤维需求增加为相关企业带来了巨大机遇。但随着原材料价格增长以及行业竞争增强，碳纤维部件生产的利润也在慢慢下降。他说，国产碳纤维发展之路面临着不小的挑战。在原材料方面，国内应用比较成熟的中低端碳纤维材料已有过剩的迹象，而高端碳纤维则具有性能不够高、质量不够稳、成本不够低等因素，导致应用水平较低。


    “虽然这些年国内碳纤维行业也一直在发展，但和日本相比，两者的行业发展水平至少还相差30年左右。”龚石金说，碳纤维在民用和军用领域的需求每年都在增加，但目前国内碳纤维企业规模过小，无法与国际巨头竞争，因此该行业还要努力实现协同创新，攻克碳纤维生产的技术问题，进一步解决结构效率与可靠性间的矛盾。


    龚石金说，行业技术难题需要国家层面来统筹发展，而对于企业来说，目前要看清行业趋势，不断创新，才能保持利润空间。根据行业现状，龚石金为自己的公司制定了发力方向：除了继续在无人机零配件和高端工艺品上的创新，接下来，他将主攻自动化设备领域，将碳纤维与机器人制造相结合。


    “东莞的制造企业大规模开展了机器换人，也带动很多机器人研发制造企业发展，碳纤维可以参与其中。”龚石金说，在国外，很多机器人的机械手臂都广泛应用了碳纤维，可以减轻重量达到节能和提升性能的目的。


    “同样规模的制造，碳纤维的重量只有金属重量的七分之一，可以大大改善机械手臂的惯性系数。”龚石金说，目前已经针对机器换人开展合作计划，但是目前制造业企业应用自动化设备的成本偏高，将先从自动化设备的零部件设计开始开展合作应用。


    “现在还需要慢慢摸索，因为碳纤维的成本不只在于材料，还有工艺时间和合格率的控制。”龚石金说，以目前碳纤维的发展阶段来说，至少要先把外观做好”


    知多D


    碳纤维已经完全从实验室走向了工业化，无论是在民用领域还是军用领域，都是各国重点发展的关键新材料。碳纤维产能一半以上都集中在日本和美国。目前我国碳纤维的消费量巨大，消费规模仅次于美国和西欧，占到消费总量的23%。从政策方面来说，碳纤维是“中国制造2025”关键战略材料，也是“十三五”期间我国重点发展的新材料。在“新材料产业“十二五”发展规划”中，碳纤维被列为战略性新兴材料。2013年，工信部印发的《加快推进碳纤维行业发展行动计划》中提出到2020年，我国碳纤维技术创新、产业化能力和综合竞争能力要达到国际水平。在“中国制造2025”中，碳纤维被列为了关键战略材料之一。在“十三五”规划中，碳纤维也将是重点发展的新材料之一。


    创业心得


    龚石金：


    汽车市场应用过热不建议创客进入


    随着宝马辆纯电动i8的上市，碳纤维车身材料迅速在汽车市场中风靡。据介绍，宝马i8应用的是科技含量的碳纤维增强复合材料（CFRP）车身，在一定的压力和温度下，能转化成极其细长的碳纤维丝线，其中每条碳纤维的直径仅有0.007毫米。在国内，碳纤维复合材料在汽车零部件的应用中也越来越广泛。


    今年初，几个从事碳纤维汽车零部件的同行不约而同聚集在了龚石金的办公室大倒苦水。“做汽车零部件的同行几乎全部亏损。”龚石金说。他认为，目前碳纤维汽车零部件产品已经到了高烧期，建议创业者不要跟风进入。“从碳纤维品级上来说，国内对于T300和T700在硬度和稳定性上的把控已经成熟，对于T800还在摸索。而在国外，T800的应用已经先于国内成熟，并在向T1200迈进。”


    “显然，对于碳纤维增强复合材料，国内外的差距比较大。”龚石金表示，虽然碳纤维作为一种轻量化的材料在汽车上有着广泛的应用前景，但想要在汽车行业中大规模使用碳纤维还存在诸多技术难题。“质量还保证不了，市场必然会被做烂，那就无利润可言了。”


    龚石金认为，碳纤维复合材料的设计研发能力需要大量的经验积累，如果创业团队能在这些关键领域限度发挥碳纤维复合材料的优势，那就值得进入。“在一个产品的行业竞争即将进入白热化之时，就必须寻找新的产品和新的增长点。”