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连续9年强劲增长行业发展前景广阔

 

连续9年强劲增长行业发展前景广阔

 

——2019年复合材料行业状况分析(中

 

  未来5年,复合材料行业的发展趋势如何?美国《复合材料制造》杂志近期发表的《2019年行业状况报告》显示,虽然复合材料须与传统材料(如钢和铝)争夺市场份额,但复合材料在世界范围内获得了越来越大的吸引力。

  据GrandView研究公司的一份报告显示,到2024年,预计全球复合材料市场规模将达到1308亿美元,并在预测期内以7.8%的复合年增长率增长。

  在今年的行业状况年度报告中,专家们提供了对6个特定领域的观察——两种主要的增强材料、两个主要市场领域和两个区域。本期介绍复合材料在基础设施市场和汽车市场的发展趋势。

  基础设施市场具有扩张的良好条件

  西弗吉尼亚大学特聘教授HotaGangarao表示,美国的经济增长是通过对基础设施的投资实现的,但资金缺口已经发生,威胁到未来的增长和增长速度。美国土木工程师学会(ASCE)预计,在未来10年,收入和需求之间的资金缺口将达1.4万亿美元,如果不能大幅缩小资金缺口,将导致美国国内生产总值(GDP)损失3.9万亿美元,就业机会减少250万人。

  纤维增强聚合物(FRP)复合材料产品和相关系统可以有效地修复或改造在役的美国基础设施,与高腐蚀区域的传统建筑材料相比,更换成本更小。FRP复合材料具有耐腐蚀性、耐久性、透波性、高强度和高比刚度等固有优点,还具有显著的经济效益。例如,FRP包层可用于修复钢、混凝土或木材下部结构,费用约为更换成本的5%。同样,使用FRP筋代替钢筋减少了混凝土工程的总成本,且大大提高了混凝土结构的耐久性。

  FRP放水门作为河流上的动坝,为复合材料的应用提供了一个很好的案例。150多年来,放水门都是用生长多年、粗大耐用的木材建造的。然而,由于缺乏这种木材的供应,导致维护成本增加,耐久性损失。西弗吉尼亚大学(WVU)设计和测试了一种FRP放水门,由复合材料优势公司制造,并由美国陆军工程公司(USACE)于2015年安装在伊利诺伊河上。目前,它一直作业良好。USACE的一位代表预计,FRP放水门的耐久性将从15年提高到50年以上,而其初始成本是木门成本的2/3。

  然而,在基础设施用途中,FRP的总用量仅占总结构材料的1%左右。为让复合材料获得更多市场份额,2018年4月,学术专家、ACMA代表及政府人员向美国众议院科学、空间和技术委员会提出了必须解决的几个重要领域,包括开发新的复合材料和系统,重点关注初始成本、耐用性、耐火性、易于安装和改造在役结构的性能;发展复合材料的智能制造,以改造现有基础设施,大规模生产新的组合式系统,从而提高劳动生产率和制造高质量的成品;制定统一的制造、改造、施工、评估和维护规范及标准,并严格执行标准;捆绑联邦和州政府指导的基础设施项目,以复合材料作为替代设计;划拨全国资金,用于FRP复合材料的预防性维护和维修,以帮助节省在役基础设施系统,而不是取代它们;为美国320万建筑工人提供使用复合材料的实践培训和其他培训工具。

  美国拥有众多玻纤生产工厂,生产世界1/3的碳纤维,包括用煤沥青制造的碳纤维。预计到2022年,美国复合材料出口市场年增长率将达到4.9%左右,尤其是高等级复合材料产品。因此,美国的复合材料产业具备向基础设施市场扩张的良好条件。

  但是,基础设施市场主要依赖材料和相关系统的投标。广泛扩展复合材料在基础设施中的应用,需要与美国材料试验协会合作,制定试验标准,以及与美国复合材料制造者协会、美国陆军工程公司、美国土木工程师学会、美国国家公路与运输官员协会、美国运输部等共同制定标准和规范。制造商、承包商和最终用户必须共同努力,确保在基础设施市场大量使用复合材料。

  汽车市场努力实现用量增长

  工业市场洞察公司执行董事MarcBenevento表示,每年约有204万吨复合材料销售到汽车应用领域。其中,绝大多数是热塑性复合材料,它们通常比热固性材料具有更低的材料成本和加工成本。在汽车工业中,复合材料消费的最基本驱动因素是汽车产量和复合材料从钢和铝等材料中争得应用的份额。

  对于目前在生产车辆上指定的复合材料应用,消耗的材料量与生产的器件数量成正比。预计不久的将来,全球汽车产量增长将保持温和,年增长率约为2%。大部分产量增长预计来自中国和东南亚,美国和西欧在内的成熟市场相对平稳。因此,复合材料需要新的应用领域,和钢、铝争夺市场份额,以实现显著的用量增长。

  复合材料在量产化汽车中的应用竞争非常激烈,其获胜基于在成本、性能和重量方面提供的价值。原始设备制造商将优先考虑减轻重量,这对于未来采用复合材料至关重要。各地区的燃料经济性标准和电力驱动系统的采用也将对汽车复合材料市场的未来发挥关键作用。

  燃料经济性标准和排放限值一直是轻型材料在新车上应用的主要驱动力。较轻的车辆需要较少的能源来启动和停止,从而提高燃料效率。随着更高燃料经济性标准的实施,玻璃纤维增强塑料和碳纤维增强塑料的使用和吸引力将增加,轻型车辆中铝和更高强度钢的含量也将急剧增加。

  从2020年到2022年,严格的燃料经济性和排放法规将继续推动对轻质材料的需求。由于政府和消费者对小型、轻型和高效汽车的鼓励,欧洲成为世界汽车复合材料中心。美国和加拿大是为2022年之后复合材料发展制定法规的国家,但美国目前正在考虑在2021年之后放宽法规。

  汽车新技术的出现也将影响未来对复合材料的需求。目前,电动系统和无人驾驶汽车对汽车材料的影响还存在很大争议。电动车辆有大型电池,必须封闭,以防止环境和道路碎片的影响。无人驾驶汽车将改变人们与汽车的互动方式,同时为汽车内饰件创造新的需求和愿望。这些技术转变的时间和规模,将决定它们是复合材料的短期机遇还是长期机遇。

  复合材料在汽车工业中的市场份额仍有很大的增长机会。从短期看,需要轻质结构来帮助满足日益增长的监管要求,这将推动复合材料的新应用。尽管美国燃料经济性标准的放宽可能在短期内成为采用复合材料的障碍,但电力传动系统和无人驾驶车辆的引入将为这些材料创造新的发展机遇。对于原始设备制造商和材料供应商来说,时机和机会大小的不确定性是一个令人担忧的因素。

 中国建材报记者:褚赞赞 责编:丁涛 校对:涂继华 监审:王怡洁