連續(xù)9 年強(qiáng)勁增長(zhǎng) 行業(yè)發(fā)展前景廣闊
——2019 年復(fù)合材料行業(yè)狀況分析（中）

未來(lái)5 年，復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)如何？美國(guó)《復(fù)合材料制造》雜志近期發(fā)表的《2019 年行業(yè)狀況報(bào)告》顯示，雖然復(fù)合材料須與傳統(tǒng)材料（如鋼和鋁）爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，但復(fù)合材料在世界范圍內(nèi)獲得了越來(lái)越大的吸引力。
據(jù)Grand View 研究公司的一份報(bào)告顯示，到 2024 年，預(yù)計(jì)全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1308 億
美元，并在預(yù)測(cè)期內(nèi)以7.8% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。在今年的行業(yè)狀況年度報(bào)告中，專家們提供了
對(duì)6 個(gè)特定領(lǐng)域的觀察——兩種主要的增強(qiáng)材料、兩個(gè)主要市場(chǎng)領(lǐng)域和兩個(gè)區(qū)域。本期介紹復(fù)合材料在基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)和汽車市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)具有擴(kuò)張的良好條件
西弗吉尼亞大學(xué)特聘教授Hota Gangarao 表示，美國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投資實(shí)現(xiàn)的， 但資金缺口已經(jīng)發(fā)生，威脅到未來(lái)的增長(zhǎng)和增長(zhǎng)速度。美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)（ASCE）預(yù)計(jì)，在未來(lái)10 年，
收入和需求之間的資金缺口將達(dá)1.4 萬(wàn)億美元，如果不能大幅縮小資金缺口，將導(dǎo)致美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值
（GDP）損失3.9 萬(wàn)億美元，就業(yè)機(jī)會(huì)減少250 萬(wàn)人。纖維增強(qiáng)聚合物（FRP）復(fù)合材料產(chǎn)品和相關(guān)
系統(tǒng)可以有效地修復(fù)或改造在役的美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施， 與高腐蝕區(qū)域的傳統(tǒng)建筑材料相比，更換成本更小。FRP 復(fù)合材料具有耐腐蝕性、耐久性、透波性、高強(qiáng)度和高比剛度等固有優(yōu)點(diǎn)，還具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，F(xiàn)RP 包層可用于修復(fù)鋼、混凝土或木材下部結(jié)構(gòu)，費(fèi)用約為更換成本的5%。同樣，使用FRP 筋代替鋼筋減少了混凝土工程的總成本，且大大提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
FRP 放水門作為河流上的動(dòng)壩，為復(fù)合材料的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的案例。150 多年來(lái)，放水門都是用生長(zhǎng)多年、粗大耐用的木材建造的。然而， 由于缺乏這種木材的供應(yīng)，導(dǎo)致維護(hù)成本增加，耐

久性損失。西弗吉尼亞大學(xué)（WVU）設(shè)計(jì)和測(cè)試了 一種FRP 放水門，由復(fù)合材料優(yōu)勢(shì)公司制造，并由美國(guó)陸軍工程公司（USACE）于2015 年安裝在伊利諾伊河上。目前，它一直作業(yè)良好。USACE 的一位代表預(yù)計(jì)，F(xiàn)RP 放水門的耐久性將從15 年提高到50 年以上，而其初始成本是木門成本的2/3。
然而，在基礎(chǔ)設(shè)施用途中，F(xiàn)RP 的總用量?jī)H占總結(jié)構(gòu)材料的1% 左右。為讓復(fù)合材料獲得更多市場(chǎng)份額，2018 年4 月，學(xué)術(shù)專家、ACMA 代表及政府人員向美國(guó)眾議院科學(xué)、空間和技術(shù)委員會(huì)提出了必須解決的幾個(gè)重要領(lǐng)域，包括開(kāi)發(fā)新的復(fù)合材料和系統(tǒng)，重點(diǎn)關(guān)注初始成本、耐用性、耐火性、易于安裝和改造在役結(jié)構(gòu)的性能；發(fā)展復(fù)合材料的智能制造，以改造現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，大規(guī)模生產(chǎn)新的組合式系統(tǒng)，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和制造高質(zhì)量的成品；制定統(tǒng)一的制造、改造、施工、評(píng)估和維護(hù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；捆綁聯(lián)邦和州政府指導(dǎo)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，以復(fù)合材料作為替代設(shè)計(jì)；劃撥全國(guó)資金，用于FRP 復(fù)合材料的預(yù)防性維護(hù)和維修，以幫助節(jié)省在役基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，而不是取代它們；為美國(guó)320 萬(wàn)建筑工人提供使用復(fù)合材料的實(shí)踐培訓(xùn)和其他培訓(xùn)工具。
美國(guó)擁有眾多玻纖生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)世界1/3 的碳纖維，包括用煤瀝青制造的碳纖維。預(yù)計(jì)到2022
年，美國(guó)復(fù)合材料出口市場(chǎng)年增長(zhǎng)率將達(dá)到4.9% 左右，尤其是高等級(jí)復(fù)合材料產(chǎn)品。因此，美國(guó)的復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)具備向基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)擴(kuò)張的良好條件。
但是，基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)主要依賴材料和相關(guān)系統(tǒng)的投標(biāo)。廣泛擴(kuò)展復(fù)合材料在基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用， 需要與美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)合作，制定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以及與美國(guó)復(fù)合材料制造者協(xié)會(huì)、美國(guó)陸軍工程公司、美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)、美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸官員協(xié)會(huì)、美國(guó)運(yùn)輸部等共同制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。制造

商、承包商和最終用戶必須共同努力，確保在基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)大量使用復(fù)合材料。
汽車市場(chǎng)努力實(shí)現(xiàn)用量增長(zhǎng)
工業(yè)市場(chǎng)洞察公司執(zhí)行董事Marc Benevento 表示，每年約有204 萬(wàn)噸復(fù)合材料銷售到汽車應(yīng)用領(lǐng)域。其中，絕大多數(shù)是熱塑性復(fù)合材料，它們通常比熱固性材料具有更低的材料成本和加工成本。在汽車工業(yè)中，復(fù)合材料消費(fèi)的最基本驅(qū)動(dòng)因素是汽車產(chǎn)量和復(fù)合材料從鋼和鋁等材料中爭(zhēng)得應(yīng)用的份額。
對(duì)于目前在生產(chǎn)車輛上指定的復(fù)合材料應(yīng)用， 消耗的材料量與生產(chǎn)的器件數(shù)量成正比。預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，全球汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)將保持溫和，年增長(zhǎng)率約為2%。大部分產(chǎn)量增長(zhǎng)預(yù)計(jì)來(lái)自中國(guó)和東南亞， 美國(guó)和西歐在內(nèi)的成熟市場(chǎng)相對(duì)平穩(wěn)。因此，復(fù)合材料需要新的應(yīng)用領(lǐng)域，和鋼、鋁爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額， 以實(shí)現(xiàn)顯著的用量增長(zhǎng)。
復(fù)合材料在量產(chǎn)化汽車中的應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，其獲勝基于在成本、性能和重量方面提供的價(jià)值。原始設(shè)備制造商將優(yōu)先考慮減輕重量，這對(duì)于未來(lái)采用復(fù)合材料至關(guān)重要。各地區(qū)的燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的采用也將對(duì)汽車復(fù)合材料市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)揮關(guān)鍵作用。
燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和排放限值一直是輕型材料在新車上應(yīng)用的主要驅(qū)動(dòng)力。較輕的車輛需要較少的能源來(lái)啟動(dòng)和停止，從而提高燃料效率。隨著更高

燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，玻璃纖維增強(qiáng)塑料和碳纖維增強(qiáng)塑料的使用和吸引力將增加，輕型車輛中鋁和更高強(qiáng)度鋼的含量也將急劇增加。
從2020 年到2022 年，嚴(yán)格的燃料經(jīng)濟(jì)性和排放法規(guī)將繼續(xù)推動(dòng)對(duì)輕質(zhì)材料的需求。由于政府和消費(fèi)者對(duì)小型、輕型和高效汽車的鼓勵(lì)，歐洲成為世界汽車復(fù)合材料中心。美國(guó)和加拿大是為2022 年之后復(fù)合材料發(fā)展制定法規(guī)的國(guó)家，但美國(guó)目前正在考慮在2021 年之后放寬法規(guī)。
汽車新技術(shù)的出現(xiàn)也將影響未來(lái)對(duì)復(fù)合材料的需求。目前，電動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)人駕駛汽車對(duì)汽車材料的影響還存在很大爭(zhēng)議。電動(dòng)車輛有大型電池，必須封閉，以防止環(huán)境和道路碎片的影響。無(wú)人駕駛汽車將改變?nèi)藗兣c汽車的互動(dòng)方式，同時(shí)為汽車內(nèi)飾件創(chuàng)造新的需求和愿望。這些技術(shù)轉(zhuǎn)變的時(shí)間和規(guī)模， 將決定它們是復(fù)合材料的短期機(jī)遇還是長(zhǎng)期機(jī)遇。
復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的市場(chǎng)份額仍有很大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。從短期看，需要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)幫助滿足日益增長(zhǎng)的監(jiān)管要求，這將推動(dòng)復(fù)合材料的新應(yīng)用。盡管美國(guó)燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)的放寬可能在短期內(nèi)成為采用復(fù)合材料的障礙，但電力傳動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)人駕駛車輛的引入將為這些材料創(chuàng)造新的發(fā)展機(jī)遇。對(duì)于原始設(shè)備制造商和材料供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，時(shí)機(jī)和機(jī)會(huì)大小的不確定性是一個(gè)令人擔(dān)憂的因素。
（褚贊贊 整理）