2024年碳纤维及其复合材料新技术、新产品、新应用大盘点

以下整理了2024年部分碳纤维行业的新技术、新产品以及新应用：

1月10日，东丽推出TORAYCA™ M46X碳纤维，该新产品强度比TORAYCA™ MX系列其他产品高出约20%，同时保持较高的拉伸模量。据悉，TORAYCA™ M46X是通过采用东丽的结构控制工艺对纤维内部石墨结晶结构进行纳米级控制，从而实现纤维取向度提升以及拉伸强度增强。

1月23日，该公司表示成功应用“场辅助烧结技术”（FAST）研制出超高密度碳/碳复合材料。新技术使碳/碳复合材料的抗烧蚀和抗氧化能力提高近20倍，有望应用于要求苛刻的高超音速导弹和弹道再入等鼻尖和前缘部件。

2月28日，三菱化学先进材料公司成功开发出一种能以0.3 mm厚度注塑成型的超高强度碳纤维增强复合材料。通过采用特殊的复合技术，相比传统注塑塑料具有更高的强度和刚性。该公司KyronMAX系列产品由短碳纤维混合到热塑性树脂中制成，可实现注塑用塑料材料的最高强度水平，最大拉伸强度为383 MPa，比通用玻璃纤维增强树脂高70%以上，比通用碳纤维增强树脂高30%以上。

美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）设计出闭环路径，用于合成极其坚韧的碳纤维增强聚合物，并随后回收其所有原材料。ORNL通过向聚合物基体及其嵌入的碳纤维中添加动态化学基团，一种名为频哪醇的特殊醇类取代交联剂的共价键，形成的动态键可赋予纤维和聚合物之间较强的界面粘附力，同时根据需要可利用热量或化学作用将其解锁，以实现碳纤维和聚合物之间的分离与回收。

3月5日，赫氏在JEC World复材展上推出新型HexTow^®IM9 24K连续碳纤维，适用于航空航天领域的主要和次要结构件。HexTow^®IM9 24K连续碳纤维是一种中模量小丝束纤维产品，由24000根单丝组成。平均拉伸强度超6300 MPa，拉伸模量为298 GPa，伸长率1.9%。该款新品拉伸强度比Hexcel目前主攻航空航天高端应用的IM7纤维提高了12%。

3月12日，三菱化学宣布开发出一种使用植物衍生树脂的BiOpreg #400系列碳纤维预浸料。BiOpreg #400系列拥有高达约25%的生物质含量，通过植物基树脂浸渍实现。新开发的预浸料具有与传统预浸料相同的性能，并且可以以相同的方式处理和成型。

光威复材旗下威海拓展纤维有限公司研发生产的M60J碳纤维产品成功下线，顺利实现工程化、产业化，填补了我国在该领域的市场空白。相比第一代碳纤维，M60J碳纤维的模量提高两倍以上，模量高达588 GPa。

9月10日，美国赫氏宣布推出其新的HexForce^®1K机织增强织物。该轻质织物利用了赫氏专有的HexTow^® AS4C 1K碳纤维，可生产高强度、低重量的复合材料，成为复合材料领域的一次重要突破。HexForce^® 1K机织增强织物的核心技术在于其使用的1K碳纤维。这种纤维包含每束1000根单丝，与传统的3K、6K或更大规格的碳纤维相比，1K碳纤维的优势在于其重量极轻，同时具有极高的强度。

9月13日，由日本东丽工业公司开发的用于船舶原位修复的真空辅助树脂转移成型工艺技术获得美国船级社（ABS）型式认证。该技术针对海上浮式生产储运装置及海洋浮式储油卸油装置，通过使用碳纤维增强塑料作为对因腐蚀造成的设备厚度减小部位的标准船舶维修方法。

日本东丽旗下Zoltek公司新推出了一款PX35-7型碳纤维。该新品是一种可与乙烯基酯树脂体系进行匹配的新产品，主要系近年来终端市场对用于乙烯基酯树脂的碳纤维产品需求不断增长。基于Zoltek公司专有的上浆剂，PX35-7型碳纤维由聚丙烯腈（PAN）前驱体纤维制成，50K大丝束规格，可以与乙烯基酯树脂基体表现出优异的附着力和相容性，具备高产量和机械性能一致性优势。

10月23日，日本东洋纺纤维株式会社应用其独特的复合细纱技术，制造出具有优异抗冲击性和耐候性的复合碳纤维和聚碳酸酯纤维纱线“CfC纱线^®”。“CfC纱线^®”是一种碳纤维复合纱线，将碳纤维和热塑性纤维结合成三层结构。纱线结构基于公司多年积累的独特复合纺纱技术，具有获得高强度所需的复合树脂的抗渗性，以及可根据不同形状轻松成型为各种形状和设计的柔软度。

1月21日，三一重能131米陆上风电叶片在巴彦淖尔零碳数智产业园成功下线，其核心材料是由中复神鹰提供的干喷湿纺48K大丝束高性能碳纤维。该叶片刷新了全球最长陆上风电叶片的纪录，标志着中复神鹰干喷湿纺48K大丝束碳纤维实现在百米级以上叶片供应领域的重大突破。

Gemini发布最新Rigel碳纤维盘片，该款1x Gemini Rigel正负齿碳纤维盘片采用“锻造”碳纤维工艺和铝制盘芯打造而成，具备坚固、耐用、轻量化及空气动力学性能等多重特性。据Gemini称，支持SRAM 3螺栓环的30T盘片仅重39克。

2月，光威复材风电碳梁产品顺利取得挪威船级社（DNV）TYPE APPROVAL和SHOP APPROVAL认证证书，标志着公司碳梁产品获得风电行业内全球权威认可，彰显了公司在风电碳梁领域的专业实力和可靠服务。在此之前，公司预浸料产品已通过DNV认证，可与风电碳梁共同服务风电建设，为助力实现碳达峰碳中和贡献力量。

张家港智能制造基地，天兵科技的大型液体运载火箭天龙三号（TL-3）圆满完成了整流罩分离试验。TL-3整流罩直径4.2米，长约13米，采用全碳纤维复合材料成型，是中国商业航天最大的整流罩、中国最大的全碳纤维整流罩。

6月26日，全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0碳星快轨”在青岛正式发布。该列车由中车四方股份公司联合青岛地铁集团为青岛地铁1号线研制，其车体、转向架构架等主承载结构采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的全新升级。12月21日，官方表示该碳纤维示范列车项目顺利通过专家评审，即将投入运营。

7月，“飞碟”形电动垂直起降载人航空器在广东深圳盐田区大梅沙海滨公园完成首飞。据悉，‍‍‍‍‍‍‍该款eVTOL由深圳智航无人机有限公司打造，机壳采用碳纤维等复合材料和航空级铝合金制造，兼具高强度与低重量。

7月26日，同济大学航空航天与力学学院先进复合材料设计与制造团队、飞行器设计与制造团队联合中国商飞上海飞机设计研究院追风工作室，成功应用连续碳纤维增强树脂基复合材料3D打印技术制造的国内首架全碳纤维复合材料3D打印技术验证机“同飞一号”试飞成功，验证机飞行平稳。该验证机采用鸭式后掠翼布局，翼展达2.1 m，起飞重量仅1400g。

8月15日，常泰长江大桥主航道桥碳纤维水平拉索架设顺利完成。为发挥温度自适应塔梁纵向约束体系的作用，建设团队研发了抗拉强度达到2600兆帕的碳纤维复合材料，相关科研成果达到国际领先水平。此次大桥水平拉索单根由127丝直径7毫米的碳纤维复合材料组成，为目前世界上碳纤维拉索长度最长、规模化用量最大的工程项目，单根水平拉索长559米，全桥28根水平拉索总重量达到130吨。

9月9日，香港新渡轮400客位纯电池动力推进客渡船“新明珠39”号在广州南沙下水。该船整船采用国产碳纤维材料建造，打破了高端碳纤维进口材料在国产客船的技术垄断。自研国产碳纤维与树脂匹配后，性能与进口材料水平相当。

9月10日，由我国自主研发的首批碳纤维重载铁路货车，在黑龙江齐齐哈尔正式下线。这次下线的铁路货车共有6辆，且均是首次使用以碳纤维为主的新材料构成。货车自重仅18吨，载重达到82吨，容积94.3立方米，为国内同轴重铁路货车最高水平，车辆整体技术世界领先。据了解，首批碳纤维重载铁路货车将投入煤炭重载运输上。

位于德国纽伦堡附近的A3高速公路上的一座64米长公路桥BW399c，基于西格里50k SIGRAFIL^®大丝束碳纤维进行加固。该项目由Die Autobahn GmbH des Bundes委托，获得了2024年德国钢结构工程奖。

日本帝人、德国herone GmbH、英国Envision Racing携手合作，成功开发了一款采用Tenax™热塑性塑料的复合材料横梁，专为电动方程式赛车设计。这项合作展示了尖端材料科学与先进制造工艺的结合，并强调了创新伙伴关系在推动可持续未来解决方案方面的重要作用。

美国火箭实验室公司使用90吨巨型3D打印机——自动纤维铺设(AFP)机。AFP机能以惊人速度制造碳纤维层，并以超高精度构建复杂结构。目前，公司正利用AFP机打造中子火箭，有望将火箭制造时间减少15万个工时，这将显著提升中子火箭的生产效率，使其更具成本效益。一旦完成，中子火箭将成为全球最大碳复合材料火箭。

12月初，韩国科学技术研究院（KIST）能源研究中心开发出一种新型碳纤维复合材料结构电池，可显著提高能量密度，同时保持优异的机械性能。新型结构电池中，碳纤维（电极、集电器）的体积分数增长约160%，使电极与电解液的接触面积增加，从而提高了能量密度。同时，碳纤维的增强作用也使得电池的机械性能显著提升。

来源：Carbontech