碳素的应用领域
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发布:青岛云鹏碳素工贸有限公司fly86413 | 发布时间: 2009年2月6日
炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。
炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。高功率电极、超高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。
我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。下面介绍炭素制品的分类及说明。
一、炭和石墨制品
(一)石墨电极类
主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极和铜电极相比的优越性石墨电极的优点是加工较容易，EDM（电火花）时金属去除率高，以及石墨损耗小。故此，越来越多的模具厂放弃使用铜电极而改用石墨电极。那么，石墨到底有哪些优势呢？
1．石墨的比重是铜的1/5，同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。铜制作成的大型电极由于太重，在长期电火花时对EDM机床主轴精度非常不利。而石墨则不会，而且搬运也非常安全！
2．石墨可以有很高的加工速度,一般石墨的加工速度较普通金属快3-5倍。而且选择硬度合适的刀具和石墨，可减少刀具的磨损和电极的损耗。
3．石墨成型容易且不会变形，有些形状的电极用铜不易制作而用石墨能轻易达到。如：薄片电极，铜在机加工和EDM时容易变形，而石墨却能很容易的达到，且石墨在EDM时可以用较大的电流和加工速度，不用担心因温度过高产生变形而使工件受到损坏。
4．石墨的修整和抛光，一般情况下石墨在加工完成后不需要进行抛光处理。这也减少了电极在成型后的精度误差和缩短了生产周期。
5．石墨的EDM（电火花）速度快而损耗小。因为铜的熔点是1083℃，而EDM时的温度在1100℃，铜电极在EDM后相对容易消耗和磨损。而石墨在3550℃才会出现升华，只要配合好合理的加工参数，石墨电极可以做到理论意义上的零损耗。从而避免了电极重复加工的次数。
6．在电极的设计和编程方面，石墨电极的设计也不同。许多模具厂通常在铜电极的粗加工和精加工有不同的预留量，而石墨电极则可以使用相同的预留量，这减少了CAD/CAM的工作量和机器加工的次数。单是这个原因就足以缩短模具的设计和加工周期，而且也减少加工中了出错的概率。
诚然，石墨也有其不足的地方。如：不像铜电极能回收利用。但相对如此高的生产效率，这一点就相对显得微不足道。当然，由铜电极转用石墨电极，需要了解该如何使用石墨材料，以及要考虑其他许多因素。石墨分为不同等级，在特别应用程序使用适当等级石墨和机器参数才可达到理想的效果。如使用石墨电极的机器操作人员使用与铜电极相同的设定，结果是令人失望的。转换至全石墨放电加工有许多优点。能否
成功转变，有赖原始设备制造商（OEM）和石墨制造商提供必需的知识和培训，以达到理想表现的效果。目前，许多模具厂现正转换为石墨加工，以缩短产品的交货期以增强在市场上的竞争力。
石墨电极包括：
（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A／厘米2的石墨电极，用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。
（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。
（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A／厘米2的石墨电极，用于炼钢的高功率电弧炉。（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A／厘米2的石墨电极。用于超高功率炼钢电弧炉。
（二）石墨阳极类
主要以石油焦为原料，煤沥青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工而制成。一般用于电化学工业中电解设备的导电阳极。包括：
（1）各种化工用阳极板。
（2）各种阳极棒。
（三）特种石墨类
主要以优质石油焦为原料，煤沥青或合成树脂为粘结剂，经原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次侵渍、纯化及石墨化、机加工而制成。一般用于航天、电子、核工业部门。它包括光谱纯石墨，高纯、高强、高密以及热解石墨等。
石墨有如下特性
(1)耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
(2)导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨呈绝热体。
(3)润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
(4)化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
(5)可塑性：石墨的韧性很好，可碾成很薄的薄片。
(6)抗热震性：石墨在高温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
（二）主要用途
由于石墨具有上述的特殊性能，所以在冶金、机械、石油、化工、核工业、国防等领域得到广泛的应用，其主要用途为：
(1)耐火材料：在冶炼工业中，用石墨制造石墨坩埚、作钢锭的保护剂、作冶炼炉内衬的镁碳砖。
(2)导电材料：在电器工业中，广泛采用石墨作电极、电刷、电棒、碳管以及电视机显像管的涂料等。
(3)耐磨材料和润滑剂：在许多机械设备中，用石墨作耐磨和润滑材料，可以在-200～2000℃温度范围内以100m/s的速度滑动，不用或少用润滑油。
(4)密封材料：用柔性石墨作离心泵、水轮机、汽轮机和输送腐蚀介质的设备的活塞环垫圈、密封圈等。
（四）石墨热交换器
将人造石墨加工成所需要的形状，再用树脂浸渍和固化而制成的用于热交换的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨为基体加工而成的换热设备，主要用于化学工业。包括：
（1）块孔式热交换器；
（2）径向式热交换器；
（3）降膜式热交换器；
（4）列管式热交换器。
（五）炭电极类
以炭质材料如无烟煤和冶金焦（或石油焦）为原料、煤沥青为粘结剂，不经过石墨化，经压制成型而烧成的导电电极。它不适合熔炼高级合金钢的电炉。包括：
（l）多灰电极（用无烟煤、冶金焦、沥青焦生产的电极）；
（2）再生电极（用人造石墨、天然石墨生产的电极）；
（3）炭电阻棒（即炭素格子砖）；
（4）炭阳极（用石油焦生产的预焙阳极）；
（5）焙烧电极毛坯。
（六）炭块类
以无烟煤、冶金焦为主要原料，煤沥青为粘结剂，经原料制备、配料、混粘、成型、焙烧、机加工而制成。其中高炉炭块作为耐高温抗腐蚀材料用于砌筑高炉内衬；底部炭块、侧部炭块、电炉块则用于铝电解槽和铁合金电炉等。包括：
（1）高炉炭块；
（2）铝槽炭块（底部炭块及侧部炭块）；
（3）电炉炭块。
（七）炭糊类
以石油焦、无烟煤、冶金焦为主要原料，煤沥青为粘结剂而制成。有的用于各种连续自焙电炉作为导电电极使用的电极糊；有的用于连续自焙式铝槽作为导电阳极使用的阳极糊；有的用于高炉砌筑的填料和耐火泥浆的粗缝糊和细缝糊。高炉用自焙炭块虽用途不同，但和糊类制品的生产工艺相仿，暂归在糊类制品内。包括：
（1）阳极糊；
（2）电极糊（包括标准、非标准电极糊）；
（3）底糊（包括多灰、少灰底糊）；
（4）密闭糊（包括多灰、少灰密闭糊）；
（5）其它糊（包括粗缝糊、细缝糊、自焙炭砖等）。
（八）非标准炭、石墨制品类
这是指用炭、石墨制品经过进一步加工而改制成的各种异型炭、石墨制品。包括铲型阳极、制氟阳极以及各种规格的坩埚、板、棒、块等异型品。
（九）不透性石墨类
这是指经树脂及各种有机物浸渍、加工而制成的各种石墨异型品，包括热交换器的基体块。
（十）电炭产品类
这是指炭精棒、电刷等产品。
二、炭素纤维
它包括各种炭纤维、石墨纤维、预氧丝、炭布、炭带、炭绳、炭毡及其复合材料。其中炭纤维为含碳量高于93％的纤维。用聚丙烯睛纤维、粘胶丝和沥青纤维经碳化制成。热处理温度由低至高，可分别制成耐热纤维、碳化纤维和石墨纤维。
碳纤维长远发展仍有空间
时间：2009-12-30 09:11 来源：中国环氧树脂行业在线
金融危机下，国内碳纤维生产商还有发展空间吗？答案是肯定的。虽然当前世界经济发展面临重重危机，但碳纤维的需求仍在升温。除了传统的航空航天领域外，汽车、风力涡轮叶片及压力容器等碳纤维新市场正在兴起。据相关部门预测，世界碳纤维需求每年将以大约13％的速度飞速增长，预期2009年聚丙烯腈(PAN)基碳纤维全球需求量将达5万吨，到2012年将达6万吨，到2018年需求量将达到10万吨。7大碳纤维制造商——东丽、东邦、三菱丽阳、SGL、Hexcel、Cytec和Zoltek，已宣布计划在未来3～5年扩产78%，总投资额为87970万欧元(13亿美元)。短期看来碳纤维会供不应求，但到2012年供应可能会超过需求。国际碳纤维市场发展迅速，需求量不断增长给我国碳纤维行业，提供了难得进一步发展的机遇。但我国碳纤维行业基础薄弱，产业发展需要技术、人才和资金的持续投入，而且其应用领域对产品品质的要求非常严格。客观地说生产企业应量力而行，整个行业也应发出明确的信息、引导企业正确投资，使我国碳纤维产业快速健康地发展。
——日本生产商产能不断扩大
沥青基碳纤维在产业领域的需求也在增长，特别是在环境相关产业的开展引人注目，其市场规模约3000吨，预计到2012年将扩大到4000吨。沥青基碳纤维根据沥青的结晶状态，可分类为等方性和中间相两种，等方性耐热性和耐药品性、滑动性优异，中间相具有高强度、高模量等机械特性。除了大型的半导体晶片和太阳发电系统用硅基板制造炉用的需求急速增长以外，在PAN基碳纤维和CFRP的烧成炉，也作为必不可少的绝热材料使用。日本东丽工业有限公司、帝人股份有限公司，和三菱有限公司计划联手，大规模生产循环碳纤维，以促进高强轻质材料的回收利用。这3家企业共同掌握着全球碳纤维70%的市场份额。日本《化学经济》2008年3月临时增刊报道，碳纤维生产厂家相继增设生产能力。以PAN(聚丙烯腈)基碳纤维为例，除世界最大的东丽将在日、美、法3个基地增加生产线外，东邦特纳克斯也在日本和德国建设新的生产线。另外吴羽和日本石墨纤维这两家以煤炭沥青，和石油沥青为原料的沥青基碳纤维生产企业，也在2009年扩大产能。碳纤维企业正以能源问题和环境问题为契机，努力扩大市场需求。
碳纤维与金属相比，具有强度和模量、耐热性、导电性、耐磨性等优异特性，在体育休闲、一般产业、航空宇宙等领域广泛使用。PAN基碳纤维的世界需求估计约3万吨，以每年13%的速度，预期到2010年将增加到近5万吨。对于这种需求扩大，日本生产厂家从去年就提出了扩大产能计划。东丽2008年年初在日本本土提高了生产能力，并在2008年年底之前增强了在欧美的子公司的产能。另外东丽计划于2009年7月，设置加工性优异的特殊织物级的专用设备(1000吨/年)，这次扩大产能的投资额约710亿日元，其目的是为了应对今后航空机和产业用的需求增加，使集团的生产能力在2010年年末前扩大到2.5万吨/年，将其市场占有率由现在的34％提高到38％。帝人集团的东邦特纳克斯投资107亿日元，于2008年4月在日本本土的产能增加约6成，在德国的子公司TTE也将于2009年8月扩大产能，其目标是强化收益能力。在碳纤维成形隔热材料领域市场占有率达50％的吴羽公司宣布，在2012年以前分阶段增加在中国的隔热材料设备，达产后将比现在产能扩大3倍左右，并将销售额增加1倍，约达到120亿日元。
——碳纤维主要应用领域仍有发展
最近几年尤其在亚洲和欧洲，飞机乘客数量的增加促进了新飞机的需求增长。《空客全球市场预测》估计，2006～2025年间，飞机运营商将需要22700架客机和货机。这些OEM正引领着结构性复合材料用量的巨大增长，其中包括碳纤维，其最新的应用就是B787和A380飞机。航空航天领域是世界碳纤维的传统市场，根据世界第2大碳纤维生产商——日本东邦公司的预测，航空器中碳纤维复合材料的使用量，未来几年将以年均12％的速度继续增长，估计将从2007年的6820吨，增加至2010年是的10000吨以上，2012年可达13000吨。截至2007年12月空客A380收到了189个订单。A380为大型喷气式客机，其结构(包括主要结构)使用了22%的碳纤维复合材料。截至2008年1月中旬，波音公司宣布B787订单达到857架。B787中碳纤维/环氧预浸料的唯一供应商是东京的东丽公司(Toray)，2家公司已经就Torayca预浸料签订了长达18年的供应合同，一直到2021年。据报道787主要结构的合同价值，高达20.3亿欧元(30亿美元)。
新型超大型客机——空中客车A380和波音787，均大量使用环氧树脂浸渍碳纤维，或碳纤维增强塑料(CFRP)作为主要的结构材料。空中客车A380已在2007年10月投入商业服务，波音787计划在2009年进入商业运营。
碳纤维复合材料约占A380飞机35吨结构材料中的20％以上，包括中央翼盒、机尾组件以及压舱壁；波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料，包括主机翼和机身。金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量，而且还可以保证不损失强度或刚度，大大提高了燃油经济性。新一代的客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。空中客车公司日前宣布，碳纤维复合材料将在新一代喷气式客机A350XWB中用于主机翼和机身材料。碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。例如三菱重工计划利用碳纤维复合材料，制作新一代支线喷气客机MRJ主机翼和尾部组件，该机型预计在2013年进入市场。欧洲空中客车公司授予赫氏复材其远程宽体客机A350XWB主结构件的长期供应合同，此合同要求赫氏复材供应碳纤维复合材料直至2025年。随着A350XWB设计告一段落，在未来的几个月里，赫氏复材和空客公司将共同对用于主结构件的赫氏复材产品进行确认，并完成最终的规范和认证。此合同预计将给赫氏复材带来40～50亿美元的收入。
另外除用于主结构件外，赫氏复材的复合材料还将用于，A350的次结构件和内装饰部件，产品包括织物、树脂、预浸料、胶膜、蜂窝、HexMC模压件等，这些与A350相关的材料，也将为赫氏复材带来相当可观的收入。根据该合同赫氏复材将主要提供，用新一代高韧性环氧树脂浸渍HexTow茁中模量碳纤维的HexPly茁预浸料。赫氏复材为扩大产能将明显增加投资，以满足日益增长的A350的订单。确切的投资规模和时间将按照空客公司与其它供应商的预测进行。复合材料及其部件将由赫氏复材，在美国、法国、西班牙、德国及英国的工厂生产。风能发电成本低廉，已成为人类开发新能源的重要领域。预计未来5年风能发电的市场需求将以每年1%～20%的速度增长。近年来虽然风力发电产业发展很快，但风力发电装备的关键部件(叶片)，多使用玻璃纤维增强材料(GFRP)制造，难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求。CFRP材料在叶片上的应用，无疑将促进风能发电产业的发展。就风能系统而言丹麦风机生产商维斯塔斯(Vestas)预测，到2020年全球的电力消耗量中，风电的份额最高将达到10%。该公司在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维，目前为止已经安装了将近3.4万套的风机系统。西班牙Gamesa公司宣称，去年1月在全球已收到超过8000MW的风力发电机订单，其中3000MW已经安装完毕。
风电应用将推动大丝束(24K)碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资。碳纤维在风机叶片中的应用到2010年，将成为继航空航天后的第2大应用。欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全球风机装机容量的增长速度正在加快，高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。2008年新的风机装机容量大约为19000MW。如果风机的平均容量为2.5MW，那么就需要安装7600台风机，叶片数量预计为22800片。
碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用，虽然现在主要是用在豪华车型，但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司，将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织，目标在2010年代中期以前开始量产，使车体较使用钢材者轻40%。日本政府亦支持该项计划,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1850万美元)。目前碳纤维价格仍高、但随着钢价持续上扬，将可缩小两者间的差距。而采用碳纤维材质将可改善车辆的燃料效能，并使二氧化碳排放减少30%。
——企业重视环境友好型循环碳纤维
碳纤维制品多用于特殊领域，其使用寿命和更新周期均有严格要求，大量废弃的碳纤维产品急待处理。据日本三菱人造丝公司估计，目前全球废弃的CFRP大约为1万吨，2010年可达2万吨。随着CF生产能力的扩大及增强材料的大量使用，环境友好要求企业重视CF的回收利用。发达国家已开始了这项工作：德国Thuringian(TITK)研究所开发的新工艺，不采用撕切处理就能从废弃CF纺织品中获取长度≥20mm，一般长度为30mm～70mm的碳纤维；西班牙INASMET运输安全机构经过两年的研究试验，采用化学和热解处理技术开发了CF-环氧树脂复合材料回收再利用的新途径，其回收产品可用于一般的CFRP。据中国环氧
树脂行业协会专家介绍，日本东丽公司、帝人公司(日本东京)，和三菱丽阳公司计划联手大规模生产循环碳纤维，以促进高强轻质材料的回收利用。这3家企业共同掌握着全球碳纤维70%的市场份额，他们计划在2009年建立一个合资企业，从飞机和其他设备中回收和循环利用使用过的碳纤维。新公司的资金总额和所有权比率尚未确定，他们还计划邀请其他碳纤维制造商，如三菱塑料公司和吴羽公司来参与合作。该合资公司的风险是将回收工作外包给三井矿业公司福冈辖区的工厂。测试操作于4月开始，大约在今年秋天将标本运到这3家公司。
循环碳纤维的年产量将从开始的几百吨，增加到目前世界最大产量1000吨。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，东丽和其他公司将从合资公司购买碳纤维，然后将其与塑料混合，制造成每千克约2000日元材料，该价比同强度不可回收材料低30%。汽车制造者将碳纤维视为轻质汽车材料，在东丽及一些其他公司的带动下，将进一步鼓励采用循环碳纤维，提高材料及零件可回收成分。关于碳纤维在汽车上的应用，首先在汽车车身、底盘的应用，由于碳纤维增强材料有足够强度和刚度，其适于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料，可使汽车车身、底盘减重40～60％，相当于钢结构重量1/3～1/6；在制动摩擦片上的应用，碳纤维还因其环保、耐磨特点，而应用在制动摩擦片上，但含有碳纤维复合材料都格外贵，所以目前主要应用高档轿车；在座椅加热垫上的应用，碳纤维汽车座椅加热垫是一个突破，在汽车配套市场变得越来越受欢迎，将会完全替代传统的座椅加热系统；在轮毂上的应用，德国轮毂制造专家WHEEL SANDMORE，推出的“Megalight-Forged-Series”轮毂系列，采取2片式设计，外环为碳纤维材质打造、内毂为轻量化的合金，搭配不锈钢制的螺丝，较一般同尺码减轻重量40％左右；在燃料贮罐上的应用，采用CFRP在满足要求的条件下，可以实现压力容器的轻量化。
碳纤维应用领域、供需情况及发展历史简介2009年12月24日
1971年，TORAY成了世界上第一人制造商，从事PAN基碳纤维的人型工业化生产，并将其产品命名为“TORAYCA”，是TORAY碳纤维的缩写。目前，TORAY是全球生产和营销碳纤维的领导者。
目前，全世界主要生产两种碳纤维。一个是PAN基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。
在强度上PAN基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因此在全世界的碳纤维生产中占有绝对性压倒优势。
1．碳纤维的生产工艺
对于碳纤维的生产工艺，当生产PAN基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN基碳纤维还包括粗纤维，被称为“人丝束类型碳纤维”，这种粗纤维的生产成本比较低。
2．碳纤维特性
正如通常人们所说的，碳纤维比铝还要轻比钢还要硬，它们的比重是铁的四分之一，比强度是铁的十倍。通过与其它纤维的这种比较，你就可以初步了解碳纤维的特性。还有，碳纤维首先是一种物质，是由和钻石同等材质的碳制成的。出于这种原因，另外还有在优越的抗张强度利抗拉模量，碳纤维在化学组成上非常稳定，并且具有高抗腐蚀性。碳纤维的其它特性包括高度的X射线穿透性，较高的抗化学，抗热和抗低温能力。
碳纤维的这些特性也就意味着他们可以被应用于很多的领域。主要的应用包括体育运动，例如高尔大球棒和钓鱼杆；航空应用包括飞机元件；和工业应用。随着工业的不断进步，人们正在寻找很多具有新能的材料，碳纤维的需求在逐渐增长，广泛地应用于医疗设备、压力容器、土木工程和建筑材料、能源、其它新的工业应用上。碳纤维的生产成本也在逐渐降低，加工技术趋向多元化，制造商可以按照具体的应用提供一系列的碳纤维产品。所有的这些都支撑了以工业应用为中心的新型应。
3．碳纤维的产品形式及制造工艺
碳纤维有四种产品形式：纤维，布料，预浸料坯，和切短纤维。布料指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料刚树脂浸泡使其转化成片状。切短纤维指的是短丝。
按照不同的配比，这些产品和树脂一起应用将形成碳纤维强化塑料(CFRP)。
将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，将它们缠绕在一个芯儿上，然后进行塑化或硬化处理。这种方法被称为“缠绕成型法”。
将布料放入一个模型中，然后刚树脂浸泡，可以川米生产卡=乍和划艇的车身部分。这就是所说的“树脂转注成型法(RTM)”。
飞机元件的制造是通过在高压釜中给预浸料坯加热，加压和塑化成型而成的。
将预浸料坯缠绕在一个芯儿上，然后将其加热和塑化，这就是所说的“薄片缠绕法”，用这种方法可以用来制成高尔夫球棒利钓鱼杆。短丝与树脂混合可以形成混合物，经过加工后可以生产山机器元件和其它产品。
过去，预浸坯料是应用最广泛的碳纤维形式，通过在反应釜内利用薄片缠绕法预制而成。然而，近来，随着新的工业应用的开发，纤维缠绕成型法，混合物和其他的预制方法得到了更加广泛的发展。像RTM这样的成型法的应用，使得制造商可以更加有效地制成大型产品。碳纤维与最合适的树脂及预制工艺的结合使得碳纤维的应用更加具有吸引力。
4．应用的发展
目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大约30％，航空应用10％，工业应用60％。
体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。目前，据估计每年的高尔大球棒的产量为3400万。按照国家和地区分类，这些高尔大球棒主要产地为美国，中国，日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒主要消费地占80％以上。全世界40％的碳纤维高尔大球椿都是由TORAY的碳纤维制成的。
全世界碳纤维钓鱼杆的产量人约为每年2000万副，这就意味着这种应用对碳纤维有着稳定的需求。
网球拍框架的市场容量人约为每年600万副。其它的体育项目应用还包括冰球棍，滑雪杖，射箭，和自行车，同时，碳纤维还应用在划船，赛艇，冲浪，和其它的海洋运动项目中。
在1992年问，航空应川中对碳纤维的需求开始有所减少，主要是受到了商业飞机业衰退的影响，但是在1995早期有得到了迅速的恢复。恢复的主要原因是由于生产效率在整体上都得到了提升，同时也开始全力生产波音777飞机，TORAY的碳纤维被用做结构材料，包括水平和垂直的横尾翼和横梁，这两部分结构是如此的重要，如果他们受损，那么整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为“首要的结构材料”，因为他们是如此的重要，所以对他们的质量要求是极其苛刻的。对于波音777飞机，TORAY是波音公司指定的唯一有资格的碳纤维制造商。
欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维，TORAY的TORAYCA碳纤维有望将被大量地应用在他们的新型客机A380上。
在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。
在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得剑更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，如图所示，还用在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG 罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表现山了极大的兴趣。
碳纤维的其它应川包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在X射线仪器市场上，碳纤维的应用可以减少人体住X射线下的暴露。
随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的前景。
5．碳纤维市场的历史
碳纤维的全方位商业化始丁20世纪70年代，70年代是高尔大球棒和钓鱼杆应用的引入和发展时期，主要是在日本。在80年代早期，碳纤维开始被广泛地川在客机和航空飞行器上作为结构材料，主要是用在欧洲和北美。
然后，人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质苗的材料，并在20世纪80年代中期得到了飞速的增长。在80年代中期，空客公司开始将CFRP作为首要的结构材料应用在它们的飞机上，而且，随着碳纤维在网球和新的体育项目的应用，碳纤维市场得剑了稳步的扩展。尽管住1991年的海湾战争之后，航空业的发展走向衰退，全球经济开始停止不前，碳纤维的需求增长也趋向缓慢，白90年代中期以斤，碳纤维的工业应刚开始成为新的需求增长点。尤其是，欧洲和北美开始将碳纤维应用与压力容器上，这种增长非常显著，由丁1995年的神户人地震，加快了抗震加固应用的需求。在未来，预计碳纤维的主要应用领域将侧重于工业应用，而且这一需求将会稳步增加。
另外，新一带的航天计划和与汽下相关的应用都将促进碳纤维的工业化应用。
6．供需状况
在2004年，常规型的碳纤维的产能约为25000吨，其中75％由和日本相关的制造商生产。另外，低成本的粗碳纤维一被称为“人丝束类型”的碳纤维的产量也有几千吨，人丝束类型已经开始被用于低端的体育和工业应用中，同时也被应用于过去只有玻璃纤维才涉及的领域。
对丁碳纤维米说，通常所说的70％的宣布的产能是实际的产能。所宣布的产能通常是以标准产品类型为基础进行计算的，但是对于碳纤维，除了具有标准强度和模量的标准产品之外，还有很多其他的根据技术特性而定的等级产品。纤维的粗度也不尽相同，因此，按照产品类型和纤维粗度来划分，他们的产能是不同的。在生产多种产品的时候，换产会很浪费时间。因此，实际的产能通常会低于宣布的产能。
从2003到2010年按照应用和领域来划分的全球需求和需求预测。到2010年的这段时间内，碳纤维的需求将每年增长7.5%。预计到2010年碳纤维的总需求量将达到32000吨。
目前碳纤维应用的领域和前景十分广泛。常见主要产品有：碳纤维高尔夫球杆，羽毛球拍，网球拍，羽毛球，弓箭，飞机起落架板，军用计算机笔记本电脑外壳，碳纤维支架，碳纤维钓鱼杆，碳纤维汽车外壳，碳纤维汽车轮毂，建筑加固，材料加固，比如桥梁，板材等。
全球碳纤维产需以及应用领域分析2009-10-13（顾超英）
一、前言
碳纤维是由有机母体纤维(粘胶丝、聚丙烯睛或沥青等)采用高温分解法在1000-3000℃高温的惰性气体下碳化制成的，具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，是一种力学性能优异的材料。特别是聚丙烯腈(PAN)基碳纤维，其性能优越，更适合规模化生产，是当今碳纤维的主流，成为了军民两用的主导材料，广泛应用于国防、航空航天、高档民用产品。其实，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴向表现出很高的强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维作为高性能纤维的代表，属于高技术密集型产品，其生产技术复杂，产业发展涉及官、产、学、研各个环节。由于它是发展航天航空和军事工业等尖端技术必不可少的新材料，也是民用工业更新换代的基础材料，国外又对其出口进行封锁，所以近年来我国就一直比较重视对其研制和生产，虽然起步较早，投入不薄，但仍处于失利地位，很重要的一个方面是反映出中国高技术产业创新系统存在的问题。
二、碳纤维的研究历史
1.世界碳纤维研究历史
1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制粘胶基碳纤维。1959年，最早上市的粘胶基碳纤维Thornel-25就是美国联合碳化物公司(UCC)的产品。与此同时，日本研究人员也在1959年发明了用聚丙烯腈(PAN)基原丝制造碳纤维的新方法。在此基上，英国皇家航空研究院开发出了制造高性能PAN基碳纤维的技术流程，使其发展驶入了快车道，PAN基碳纤维成为当前碳纤维工业的主流，产量占世界总产量的90％左右。20世纪70年代中期，UCC在美国空军和海军的资金支持下，研发高性能中间相沥青基碳纤维；1975年研发成功Thornel P-55(P-55)，在1980-1982年之间，又研发成功P-75、P-100和P-120，年产量为230吨。P-120的模最高达965GPa，是理论值的94％，热导率是铜的1.6倍，线膨胀系数仅为-1.33×l0-6/K，且在375℃空气中加热1 000 h仅失重0.3％-1.0％左右，显示出优异的抗氧化性能。它们已广泛用于火箭喷管、导弹鼻锥、卫星构件、舰艇材料等方面。不仅美国国防部资助碳纤维T业的发展，美国国会也关注碳纤维，国际市场上碳纤维的全方位商业化始于20世纪70年代，70年代是高尔夫球棒和钓鱼杆应用的引入和发展时期，主要是在日本。
而早在1971年的时候，日本东丽公司成了世界上第一制造商，从事PAN基碳纤维的大型工业化生产，并将其产品命名为"TORAYCA"，是东丽碳纤维的缩写。目前，东丽是全球生产和营销碳纤维的领先者。在20世纪80年代早期，碳纤维开始被广泛地用在客机和航空飞行器上作为结构材料，主要在欧洲和北美进行应用。然后，人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质量的材料，并在20世纪80年代中期得到了飞速的增长在80年代中期，欧洲空客公司开始将CFRP(碳纤维增强塑料)作为首要的结构材料应用在它们的飞机上，而且，随着碳纤维在网球和新的体育项目的应用，碳纤维市场得到了稳步的扩展。
2.我国碳纤维研究历史
我国较早地意识到碳纤维的研制和生产对军事工业发展和国民经济具有重要作用，早在20世纪60年代末就开始研制碳纤维，经过40余年的发展，碳纤维从无到有，从研制到生产取得了一定的成绩，但总的来说，国内碳纤维的研制与生产水平还较低，一直没有在高标号碳纤维研究上取得突破性进展。我国碳纤维产业未实现大规模工业化生产、产品规格单一。碳纤维的生产属于精细炭素工业，在生产过程中，单体、聚合、纺丝、油剂、预氧化、炭化及表面处理等工序环环紧扣，是一个多学科、多交叉的系统工程。国内先后有多家企业介入碳纤维的研发与生产，但多数均以失败告终，退出该领域。
近些年来，由于我国对碳纤维需求量的日益增加，碳纤维又成为国内新材料业研发的热点。但是，除极个别企业外，大多数引进项目的技术和设备水平属国际中下等，生产的碳纤维产品也未达到高端水平，引进后的消化、吸收与创新是碳纤维行业面临的重大课题。如甘肃地区的腈纶生产线是我国最早引进的，有丰富的生产经验和技术积累，但是生产的原丝质量不高，与工艺相似的Courtaulds 公司相比，质量相差很大。我国碳纤维产品应用主要依赖进口，制约了相关高技术的发展。我国碳纤维的主要用途包括体育器材、一般工业应用、航天航空和国防领域。其中体育器材用量最大，约占总消费量的80％-90％。造成这种消费结构特点的主要原因是韩国和我国台湾地区把体育器材产业转移到我国大陆沿海地区，提高了体育器材领域聚丙烯腈基碳纤维的用量。我国一般工业和航空航天领域碳纤维的应用尚有待于扩大，我国国防产品用聚丙烯腈基碳纤维主要是规格为1K、3K、6K的相当于T300的产品。由于国外对我国实行产品和技术封锁，我国国防用聚丙烯腈基碳纤维主要来自于科研院所(如东华大学、中科院山西煤化所)及企业试验设备所生产的少量产品，质量不是太稳定。
三、碳纤维的产需情况分析
1.1995-2010年期间全球碳纤维产需情况
据统计，1995年，全球碳纤维的产量为14500吨，1998年全球碳纤维产量为17000吨，消耗为16900吨，供应略大于需求。2003年世界碳纤维产量为19900吨，消耗为19900吨，供求基本平衡。到2005年起世界碳纤维市场出现了前所未有的紧俏形势，价格猛涨。2005年年底，产量增至21000吨，据预测，到2008年，全球碳纤维的消耗量将达到30900吨，世界碳纤维将出现供不应求的局面。为此也迎来了碳纤维厂家开始分阶段扩大产能，以不失时机地谋求更大的利润。而到了2010年期间，预计全球碳纤维的消耗量将达到45000吨。也就是说，年增长率达到10-12%。据悉，亚洲为西格里集团全球发展的战略重点，而中国则是其亚洲计划的重要组成部分。下表1为1996-2002年世界碳纤维的主要生产商和生产能力回顾。
表11996~2002年世界碳纤维生产能力回顾类别国家生产单位商品名生产能力（吨/年）1996年2002年小丝束ST 日本东丽（TORAY）Torayca 3600 7300 日本东邦（TOHO）Besfight 3020 5600 日本三菱（M。R。C）Pyrofil 1900 4700 美国赫克塞尔（HEXCEL）Hercules 1715 2000 美国阿莫科（AMOCO）1210 1800 中国台湾台塑620 1755 其它- 45 合计- 23200 大丝束LT 美国AKZO福塔菲尔Fortafil 2270 3465 美国卓尔泰克（ZOLTEX）- 1800 德国爱斯奇爱尔（SGL）- 100 RK?/FONT>carbon 1800 美国阿尔迪拉（ALDILA）- 1000 东丽- 300 合计- 8465 总计14335 31665据悉，美国1998年生产碳纤维7300 吨/年，2003年降低到6800 吨/年，2008年则回升到8300吨/年。1998、2003和2008年的碳纤维消耗的统计与预测相应为7200、6600和9500吨/年。可见在1998-2003年期间，美国碳纤维的生产和消耗都回落。而2003~2008年期间碳纤维的生产和消耗则都有较大的增长。而日本1998、2003和2005年碳纤维的生产量为6700、9000和9300 吨/年，而消耗则分别为2900、2800和3400 吨/年，生产都远大于消耗。对日本来说碳纤维一直是供过于求的。日本按应用
领域主要是体育休闲用品，其次是工业应用，航空航天占第三位。
值得一提的是，由于日本东丽（Toray）工业公司看好碳纤维的发展前景，该公司前不久打算花550亿日元进行全球碳纤维扩能，到2008年年底将增加日本、美国和法国的TORAYCA碳纤维生产能力，以满足需求增长。其聚丙烯腈基(PAN)碳纤维总生产能力将达到17900吨/年，目前产能13900吨/年，这种材料主要用在飞机方面。在日本爱媛县，公司将新建一套400吨/年碳纤维装置，到2008年1月使该基地能力提高到7300吨/年；到2008年12月，使位于美国亚拉巴马的东丽碳纤维美洲公司生产能力从3600吨/年增加到5400吨/年；到2007年8月，在法国Abidos的碳纤维合资公司的生产能力将从2600吨/年增加到了3400吨/年，到2008年12月，增加到5200吨/年。它还打算到2009年1月，在石川县建成一套产能580万平方米/年预浸料坯--用树脂浸渍的碳纤维片材。东丽打算进一步增加碳纤维的生产能力，到2010年增加到2400吨/年。该公司还希望把在世界上的销售比例从目前的34%增加到40%。
另外，还有三菱人造丝集团除在美国的Grafil公司增设生产线外，在欧洲还委托大丝束碳纤维厂家SGL 的OEM（英国RK）生产小丝束碳纤维，此外从2007-2008年预定将增设2个系列的2000吨/年生产线。至此，日本3家公司在美、日、欧均有生产据点。
2.我国碳纤维生产与消费分析
2.1我国碳纤维的生产情况
据悉，近年来国内碳纤维以科研院校研究为主，有关生产厂家也在考虑抓住这次难得的历史机遇，开始投入中试或小规模产业化。如安徽华皖碳纤维公司，该公司引进全部原丝和碳纤维工艺技术软件和硬件，2003年开始建设，一期规划500吨原丝、200吨T-300PAN碳纤维。扬州汇通碳纤维公司采用国产技术新建100吨原丝、40吨T-300PAN碳纤维，山东威海光威集团在目前的基础上计划新建2500吨原丝、1000吨碳纤维生产线等等。2006-2007年期间，国内还有几个具有经济实力的公司打算今后上碳纤维项目，现在正在调研之中，还没有完全确定下来具体建设的时间和地点。未来几年，中国的碳纤维产能一定会得到提升，但是必须在技术创新提升的基础上扩大产能才最为明智。
2.2我国碳纤维的消费情况
2002年我国聚丙烯腈基碳纤维总消费量约为2235吨，2004年国内碳纤维使用量已近3000余吨，且近年来的上升速率达10％-15％，然而其中95％依赖进口。由于我国碳纤维没能实现大规模工业化生产，工业及民用领域的需求长期依赖进口，严重影响了我国高技术的发展，尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展，与我国的经济社会发展进程极不相称。所以，研制生产高性能、高质量的碳纤维，满足军工和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
四、碳纤维的应用领域
1.航空航天
碳纤维及其树脂复合材料的突袭优点是高比强和高比模量。其强度重量比就比钢和铝合金高2~3倍，因此首先用于航天航空方面作为结构材料，以提高飞行器的性能及有效载荷。如：航天军用飞机，火箭、洲际导弹等众多军用以及太阳能电池板，人造卫星构造体，宇宙飞船的翼面板和支持构造件，太空望远镜。航空以客机和军用机为主要应用对象。碳纤维在飞机上的比例已从原来的10%~20%上升至50%~80%。一架波音777客机碳纤维的耗用量达到5吨。欧洲空中客车公司计划于2008年新一代波音飞机，每架用35t 碳纤维。纤维复合材料占46%时，其他材料分别为铝合金占35%，钛合金占9%，钢占6%。火箭发动机的绝热壳体第一代材料采用玻璃纤维增强塑料，第二代为芳纶复合材料，第三代为高强碳纤维复合材料。发动机碰管的喉部要承受高达3500K左右的高温，碳/碳复合材料能耐1800℃以上的高温，有良好的耐烧蚀性能和抗热震能力，比强高、热膨胀系数小，适合制作碰管的喉衬、导弹的再入端头等。碳/碳复合材料增强骨架一般由碳纤维、多向编织物和针刺三维碳毡制成的预成型体。上海市纺织系列开发研制了采用聚丙烯腈预氧化纤维整体毡作碳/碳复合材料的增强骨架材料。已成功应用在我国自行设计制造的人造卫星发动机上。
2.体育和医疗用品
以高档文体器材为例，如：高尔夫球杆、钓鱼杆、滑雪板、赛艇、赛车等。1992年美国制成了碳纤
维复合材料的高尔夫球杆，它比金属杆轻30%~50%。碳纤维第二大市场则以日本、台湾省和南韩为中心。上世纪90年代中期高尔夫球杆产品每年就生产500~700万根，而CF网球拍和钓鱼杆，仅台湾省和南韩，1986年已突破500吨大关。近年来，这类产品钓鱼杆、赛艇等的生产基地已逐渐移至中国沿海一带，并已出口创汇。医疗器械包括假肢、人造骨骼、韧带、关节及X光透视机等。
3.一般工业
碳纤维吸附材料在化学、冶金、石油、机械、纺织等工业领域应用相当广泛，主要用于"空气净化"、"三废处理"、风力发电、海洋石油开采和纺机配件剑杆织机等。如：美、日和我国正在开发的42-60mm长的大型风力发电CFRP叶片，可降每度成本3美分。又如900mm以下的深海油田，只能用CFRP制品。碳纤维混沙纸等还可用于住所、温室等取暖。
4.土工建材
碳纤维增强材料CFRC与钢筋混凝土相比，抗张强度和抗弯强度高5-10倍，弯曲韧度和伸长应变能力高20~30倍，重量却只有其1/2，绝热性好，可解决高层建筑的高精度防水（不会龟裂），象东京的37层示范大楼，使用400吨通用级沥青碳纤维作为外装材料后，使大楼外壁减轻60%，地震负荷减轻12%，并节省了4000吨钢材，缩短了工期。日本五家建筑公司提出了"空中都市"的构想，要建筑超出地面1000m 以上的高层建筑。
碳纤维在建材中的第二个用途是用于制造层压胶合板梁。美国的层压胶合板制作者最近采用从可再生资源的"新生长"林木材--碳纤维制成复合材料，商品名为Firp Glulam，为建筑上提供了一种更经济、结构更完美的建筑梁。Firp Glulam梁已在美国和日本实地安装使用。第一个采用该技术的项目是1993年在美国达拉斯施工的Taylor湖桥，其跨度24。4m，梁宽17m，高14.2m.现在日本、美国和欧洲买主求购大型圆拱顶结构的碳纤维复合梁。
碳纤维在建筑中的另一个较大的用途是用于建筑修复。日本（MCC）开发出采用碳纤维和环氧树脂制成的预浸带用于1995年日本阪神大地震后水泥梁住、隧道、桥梁、建筑物外墙裂缝的翻新修复。由于碳纤维材料比强度比钢铁高10倍，且不腐蚀、无磁性，易于现场吊装和施工。CF片材修补受损建筑物的行业在日本、台湾省十分好看，而美国打算将国内所有的桥梁轮番用CF复合材料米加强。1997年日本国内需求为1090吨，预计在这个领域中碳纤维耗用量将超过体育用品。
另外，碳纤维的主要用途及应用形态与种类可见下表2。
表2 碳纤维的主要用途及应用形态、种类种类用途有关产业丝束高温隔热材料（a）电子、汽车、飞机、原子能复合材料 C F R CF增强树脂（CFRP）密封材料（a）化学、石油工业、石油、汽车功能材料（滑动、导电、耐腐蚀材料等）（a、b）电子、电工、机械、宇航、飞机、化学CF增强碳（CFRC）结构材料（重要较高模量的一次，二次结构用才）（b）运动器材、飞机、宇航、电工、医疗烧蚀材料（a、b）宇航CF增强金属（CFRM）摩擦材料（a、b）汽车、铁道、飞机、机械炭、石墨材料（a）钢铁、电工CF增强水泥（CFRC）有关电池的基材（a、b）电力、汽车建筑、土木材料（a、b）船舶、住宅建设五、碳纤维的发展前景
预测到2008年全球碳纤维的消耗将大于生产，世界范围内碳纤维将面临供不应求。碳纤维在应用领域上，工业应用领域会持续增长，航空航天领域基本保持平衡，而体育闲用品在碳纤维应用的比例将持续下降。
近年来，只有日本等个别国家碳纤维的生产远大于消耗，对日本本国来说，碳纤维一直是供过于求的。按应用领域看，日本主要是体育休闲用品，其次是工业应用，航空航天占第三位。而其他国家的碳纤维生产量却是远远小于消耗，主要靠从日本、美国和欧洲进口来解决消耗和生产间的差额。从应用领域看，体育休闲用品都占首位，工业应用占第二位，航空航天是第三位。但值得指出的是，航空航天领域消耗碳纤维的比例却在不断上升，该领域从l998年的2％增至2003年的4％，而预测2008年将猛增到l2％。因此，全球碳纤维产业发展前景仍然是十分看好的
碳纤维主要应用领域2009.02.27
最近几年，尤其是在亚洲和欧洲，飞机乘客数量的增加促进了新飞机的需求增长。《空客全球市场预测》估计，2006年~2025年间，飞机运营商将需要22700架客机和货机。这些oem正引领着结构性复合材料用量的巨大增长，其中包括碳纤维，其最新的应用就是b787和a380飞机。航空航天领域是世界碳纤维的传统市场，根据世界第二大碳纤维生产商———日本东邦公司的预测，航空器中碳纤维复合材料的使用量未来几年将以年均12％的速度继续增长，估计将从2007年的6820吨增加至2010年是的10000吨以上，2012年可达13000吨。截至2007年12月，空客a380收到了189个订单。a380为大型喷气式客机，其结构（包括主要结构）使用了22%的碳纤维复合材料。截至2008年1月中旬，波音公司宣布b787订单达到857架。b787中碳纤维/环氧预浸料的唯一供应商是东京的东丽公司（toray），两家公司已经就torayca预浸料签订了长达18年的供应合同。一直到2021年。据报道，787主要结构的合同价值高达20.3亿欧元（30亿美元）。
新型超大型客机———空中客车a380和波音787，均大量使用环氧树脂浸渍碳纤维或碳纤维增强塑料（cfrp）作为主要的结构材料。空中客车a380已在2007年10月投入商业服务，波音787计划在2009年进入商业运营。碳纤维复合材料约占a380飞机35吨结构材料中的20％以上，包括中央翼盒、机尾组件以及压舱壁；波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料，包括主机翼和机身。金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量，而且还可以保证不损失强度或刚度，大大提高了燃油经济性。新一代的客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。空中客车公司日前宣布，碳纤维复合材料将在新一代喷气式客机a350xwb中用于主机翼和机身材料。
碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。例如，三菱重工计划利用碳纤维复合材料制作新一代支线喷气客机mrj主机翼和尾部组件，该机型预计在2013年进入市场。
风能发电成本低廉，已成为人类开发新能源的重要领域。预计未来5 年，风能发电的市场需求将以每年15%～20%的速度增长。近年来，虽然风力发电产业发展很快，但风力发电装备的关键部件（叶片）多使用玻璃纤维增强材料（gfrp）制造，难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求。cfrp材料在叶片上的应用，无疑将促进风能发电产业的发展。就风能系统而言，丹麦风机生产商维斯塔斯（vestas）预测，到2020
年全球的电力消耗量中，风电的份额最高将达到10%。该公司在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维，目前为止已经安装了将近3.4万套的风机系统。西班牙gamesa公司宣称，去年1月，在全球已收到超过8000mw的风力发电机订单，其中3000mw已经安装完毕。
风电应用将推动大丝束（24k）碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资。碳纤维在风机叶片中的应用到2010年将成为继航空航天后的第二大应用。欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全球风机装机容量的增长速度正在加快，高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。2008年，新的风机装机容量大约为19000mw。如果风机的平均容量为2.5mw，那么就需要安装7600台风机。叶片数量预计为22800片。
碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。据介绍，碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用，虽然现在主要是用在豪华车型，但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标在2010年代中期以前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。
日本政府亦支持该项计划,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1,850万美元)。目前碳纤维价格仍高,但随着钢价持续上扬,将可缩小两者间的差距.而采用碳纤维材质,将可改善车辆的燃料效能,并使二氧化碳排放减少30%.