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英國(guó)研究人員試驗(yàn)收集太空垃圾的碳纖維人造衛(wèi)星

2017年，英國(guó)薩里郡航天中心的研究人員將開(kāi)始世界第一個(gè)太空垃圾采集器試驗(yàn)任務(wù)，該采集器稱為RemoveDebris衛(wèi)星。RemoveDebris將部署少量可以用叉子和網(wǎng)采集的人工垃圾。該中心還計(jì)劃試驗(yàn)處理垃圾的脫軌設(shè)備。

一旦技術(shù)試驗(yàn)成功，收集現(xiàn)有太空垃圾的任務(wù)將會(huì)開(kāi)始。這些任務(wù)包括4 個(gè)實(shí)驗(yàn)，最后一個(gè)將測(cè)試衛(wèi)星本身，它是由碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）帆桿制成的。具體地說(shuō)，前3 個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后，衛(wèi)星將在碳纖維帆桿上釋放一個(gè)傘狀聚酯薄膜帆，一個(gè)膨脹裝置將帆展開(kāi)。一旦接近大氣層，帆就會(huì)像在網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)中氣球的功能一樣起到空氣制動(dòng)器的作用。衛(wèi)星將會(huì)慢下來(lái)，失去高度，最終在返回時(shí)燃燒。

當(dāng)叉子對(duì)衛(wèi)星造成撞擊時(shí)，它實(shí)際上是要模擬真實(shí)飛船被擊中的情況，RemoveDebris項(xiàng)目經(jīng)理Jason Forshaw說(shuō)。Forshaw說(shuō)，該項(xiàng)目的創(chuàng)意來(lái)自于防止太空垃圾對(duì)全世界當(dāng)前和未來(lái)的航天器造成危險(xiǎn)的需要。

通常用于地球成像、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和氣象觀察的某些軌道很快就塞滿了垃圾，這可能危及重要的衛(wèi)星軌道。Forshaw說(shuō)，在這些軌道中的垃圾有可能在未來(lái)會(huì)發(fā)生巨大的撞擊引起像電影《地心引力》一樣的連鎖碰撞反應(yīng)。國(guó)際社會(huì)需要從現(xiàn)在開(kāi)始一起合作清除太空垃圾。

東麗碳纖維拓展計(jì)劃2030年超50%市場(chǎng)占有率

復(fù)合材料由基體樹(shù)脂和增強(qiáng)纖維構(gòu)成。碳纖維憑借輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)用途廣泛。從電腦部件、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)藥器械到風(fēng)力葉片、建筑加固材料、高速公路等，碳纖維承擔(dān)著重要的角色。

近年來(lái)，“新能源”作為熱詞被推上了時(shí)代的潮流，無(wú)論是發(fā)展風(fēng)電，還是電動(dòng)汽車都是可持續(xù)發(fā)展的“主力軍”。在保證力學(xué)性能的前提下，用更輕的復(fù)合材料來(lái)替代金屬是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。碳纖維必會(huì)伴隨著復(fù)合材料的大好市場(chǎng)有所作為。

東麗生產(chǎn)的碳纖維主要有兩種。

聚丙烯腈基碳纖維。具有較高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，在航空航天和工業(yè)領(lǐng)域和體育/娛樂(lè)商品的復(fù)合材料中被廣泛應(yīng)用。

中間相瀝青基碳纖維。具有超高彈性模量的纖維，被廣泛用于高強(qiáng)度的組件和各種用途，且具高的熱導(dǎo)率和導(dǎo)電性。

8月8日，東麗發(fā)布了碳纖維發(fā)展及其拓展計(jì)劃：

① 到2030年?yáng)|麗將超過(guò)50%的市場(chǎng)占有率；

② 全球碳纖維每年增長(zhǎng)達(dá)10%～15%；

③ 東麗指出，未來(lái)飛機(jī)、風(fēng)力葉片和汽車領(lǐng)域的需求將不斷擴(kuò)大；

④ 為了應(yīng)對(duì)如此大的市場(chǎng)需求，東麗計(jì)劃年內(nèi)在墨西哥開(kāi)建2 500～5 000 t/a產(chǎn)能的工廠。

東麗將長(zhǎng)期向美國(guó)SpaceX飛船供應(yīng)碳纖維

日本東麗與美國(guó)太空探索技術(shù)公司SpaceX就長(zhǎng)期供應(yīng)火箭和太空飛船機(jī)體所用的碳纖維達(dá)成基本共識(shí)。今后將確定價(jià)格等具體條件，力爭(zhēng)在2016年秋季達(dá)成最終協(xié)議。旅游、物資運(yùn)輸、資源開(kāi)發(fā)等太空探索相關(guān)新市場(chǎng)的興起，有望對(duì)日本具有優(yōu)勢(shì)材料產(chǎn)業(yè)的企業(yè)構(gòu)成巨大利好。

預(yù)計(jì)累計(jì)合同金額將達(dá)到2×1011～3×1011日元。向SpaceX供應(yīng)的碳纖維的彈性模量比飛機(jī)用的碳纖維更高，能夠承受太空中的嚴(yán)酷環(huán)境。

SpaceX主要研究火箭和太空飛船的回收再利用，致力于降低太空探索的成本。傳統(tǒng)火箭為了降低成本，主要使用鋁機(jī)身，碳纖維僅用于火箭的結(jié)合部位等。使用高耐久性的碳纖維不僅可以延長(zhǎng)機(jī)體的使用壽命，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)體輕量化，提高裝載效率?；鸺幕厥赵倮每梢杂行б种铺绽脑黾?，降低太空探索的風(fēng)險(xiǎn)，因此受到了廣泛關(guān)注。

東麗在碳纖維市場(chǎng)中的份額全球第一。東麗面向飛機(jī)大量供貨，通過(guò)削減成本、提高成型能力等積累了經(jīng)驗(yàn)技術(shù)。計(jì)劃2016財(cái)年（截至2017年3月期）將碳纖維復(fù)合材料的銷售額同比提高2%，達(dá)到1.9×1011日元，將“航空宇宙”領(lǐng)域的銷售額提高到近50%。

在航空宇宙領(lǐng)域方面，東麗向美國(guó)波音和歐洲空客供貨的飛機(jī)用纖維占到90%以上，宇宙用途僅占一小部分，但東麗也曾為美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）等機(jī)構(gòu)供貨。東麗希望以SpaceX的長(zhǎng)期供貨合同為契機(jī)，正式進(jìn)入宇宙領(lǐng)域。

SpaceX決定在研發(fā)大型載人載物火箭之際，大量采用比鋁更輕和強(qiáng)度更高的碳纖維。通過(guò)減輕機(jī)體質(zhì)量，增加裝載貨物量，從而降低運(yùn)輸成本。SpaceX正在開(kāi)發(fā)大型火箭“Heavy”，其裝載量是“Falcon 9”的3 倍，預(yù)定最早在年底試發(fā)射。SpaceX同時(shí)也在開(kāi)發(fā)大型發(fā)射火箭“BFR”以及火星載人太空飛船“紅龍（Red Dragon）”，預(yù)計(jì)對(duì)碳纖維的需求將持續(xù)增加。目前碳纖維已經(jīng)被運(yùn)用于航空航天領(lǐng)域中，大多用在火箭表面，而SpaceX這次訂單的價(jià)值十分巨大，因此外界考慮SpaceX應(yīng)該是打算用來(lái)制造登陸火星用的運(yùn)載飛船。SpaceX已經(jīng)不止一次對(duì)外宣稱關(guān)于登陸火星的計(jì)劃，此前還曝光了SpaceX的“赤龍”項(xiàng)目計(jì)劃，主要目的就是登陸火星，其中還表示將在2018年向火星發(fā)射“龍”飛船，不知這次訂單的碳纖維是否會(huì)用于“龍”飛船。

先行一步 日企要量產(chǎn)“后碳纖維”新材料

日本制紙將在日本國(guó)內(nèi)的島根縣新建“纖維素納米纖維（CNF）”的量產(chǎn)工廠。纖維素納米纖維以植物為原料，是一種被視為“后碳纖維時(shí)代”的新材料。預(yù)定2017年9月投產(chǎn)，設(shè)想獲取食品和化妝品廠商的需求。纖維素納米纖維不僅質(zhì)量輕和強(qiáng)度高，而且混合后具有粘性，其用途廣泛。日本制紙力爭(zhēng)通過(guò)盡早設(shè)置量產(chǎn)設(shè)備在新市場(chǎng)上先行一步。

日本制紙將在其化學(xué)業(yè)務(wù)的主要基地江津事業(yè)所（江津市）建設(shè)新工廠。投資額預(yù)計(jì)在十幾億日元。建設(shè)初期年產(chǎn)能將為30 t/a，今后可提高至100 t/a的廠房。

把纖維素納米纖維作為食品和化妝品的添加劑銷售。其特點(diǎn)是和現(xiàn)有的添加劑相比，粘性受熱度的影響較小，同時(shí)具有清爽順滑的觸感。為配合量產(chǎn)，還將確立減少所含水分的固化技術(shù)，并引入相關(guān)設(shè)備。減少水分將有助于削減運(yùn)輸成本。

碳纖維具有質(zhì)量輕強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但是以石油為原料，面臨資源枯竭的風(fēng)險(xiǎn)。以植物為原料的纖維素納米纖維不存在這樣的風(fēng)險(xiǎn)。

力爭(zhēng)確立纖維素納米纖維業(yè)務(wù)的企業(yè)還將目光投向化妝品領(lǐng)域。日本制紙將成為日本國(guó)內(nèi)首家設(shè)置專門面向食品和化妝品的纖維素納米纖維量產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)。希望通過(guò)盡早確立量產(chǎn)體制來(lái)獲取食品和化妝品廠商的需求。將利用其質(zhì)量輕強(qiáng)度高的特點(diǎn)，力爭(zhēng)將來(lái)應(yīng)用于汽車零部件。

日本國(guó)內(nèi)的制紙產(chǎn)業(yè)受電子媒體崛起等因素影響業(yè)務(wù)縮小，在此背景下，制紙企業(yè)開(kāi)始摸索新的收益來(lái)源。

三井物產(chǎn)投資德國(guó)車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司擴(kuò)大車用碳纖維業(yè)務(wù)

FE公司的車身構(gòu)造設(shè)計(jì)示意圖(上)和車身構(gòu)造分析示意圖(下)

三井物產(chǎn)2016年8月1日宣布，將向使用碳素纖維等復(fù)合材料設(shè)計(jì)汽車構(gòu)件的德國(guó)Forward Engineering公司（簡(jiǎn)稱FE公司）出資，開(kāi)展業(yè)務(wù)合作。三井物產(chǎn)將通過(guò)世界各地的業(yè)務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，為普及FE公司的車體輕量化設(shè)計(jì)及工程服務(wù)提供支援，同時(shí)還將利用FE公司的經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)大面向汽車領(lǐng)域的碳纖維業(yè)務(wù)。

FE公司是2016年3月從德國(guó)雷丁汽車公司（Roding Automobile）分離出來(lái)的企業(yè)。該公司以量產(chǎn)車的輕量化為目標(biāo)，開(kāi)展使用復(fù)合材料的車體設(shè)計(jì)及工程業(yè)務(wù)。該公司在接受汽車廠商的委托后，在考慮車體整體性能的同時(shí)，最大限度地活用復(fù)合材料來(lái)設(shè)計(jì)構(gòu)件。

三井物產(chǎn)也在努力擴(kuò)大汽車領(lǐng)域的碳纖維業(yè)務(wù)。比如，2015年4月與金澤工業(yè)大學(xué)革新復(fù)合材料研究開(kāi)發(fā)中心簽訂了與復(fù)合材料研究相關(guān)的合作協(xié)議書和設(shè)備租借合同。2016年3月又獲得了挪威的碳纖維增強(qiáng)壓力罐廠商Hexagon Composites公司及韓國(guó)的碳纖維加工廠商Hankuk Carbon公司的股份。 三井物產(chǎn)預(yù)計(jì)，在車體輕量化需求高漲的背景下，使用碳纖維等輕量化材料的部件市場(chǎng)將急速擴(kuò)大。兩公司將通過(guò)此次合作，在全球開(kāi)展使用復(fù)合材料的車體輕量化設(shè)計(jì)及工程業(yè)務(wù)。

美國(guó)Despatch公司碳纖維氧化時(shí)間縮短35%

美國(guó)熱處理專業(yè)公司Despatch公司旗下Split-Zone?氧化爐產(chǎn)品日前完成初步測(cè)評(píng)。在測(cè)評(píng)過(guò)程中，客戶采用了優(yōu)級(jí)纖維材料，在單個(gè)氧化爐中模擬了多溫區(qū)的氧化環(huán)境。通常情況下，為達(dá)成目標(biāo)線密度，纖維需要在5 個(gè)溫區(qū)中停留67.3 min。但是采用Split-Zone?之后，僅需要在2 個(gè)溫區(qū)中停留44 min，氧化時(shí)間縮短了將近35%。

“對(duì)于客戶而言，盡可能縮短氧化時(shí)間是他們最大的訴求?！盌espatch公司碳纖維事業(yè)發(fā)展經(jīng)理John Stafford表示說(shuō)。“使用Split-Zone?可以把氧化時(shí)間縮短35%，這將使碳纖維進(jìn)入量產(chǎn)汽車行業(yè)的可行性大大提高?！?/p>

在碳纖維的生產(chǎn)工程中，氧化設(shè)備是投資最大、占地最多和能耗最大的一環(huán)?？s短氧化時(shí)間對(duì)降低碳纖維生產(chǎn)成本至關(guān)重要。采用分區(qū)式氧化爐的設(shè)計(jì)，同時(shí)降低溫區(qū)間的差異，能夠?qū)t內(nèi)總體溫度控制在更高的水平，將爐內(nèi)上層溫度提升10 ℃，從而大大減少氧化時(shí)間。同時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)氧化爐被分為兩個(gè)溫區(qū)，纖維氧化所需氧化爐的數(shù)量得以減少?？蛻魷y(cè)試結(jié)果表明，氧化整體所需氧化爐的數(shù)量從原來(lái)的5 臺(tái)，減少到目前的2 臺(tái)。

“在最初設(shè)計(jì)Split-Zone?產(chǎn)品的時(shí)候，我們預(yù)期氧化時(shí)間可以縮短25%?！盌espatch碳纖維事業(yè)部項(xiàng)目主管Mark Stiyer表示說(shuō)，“但是評(píng)估結(jié)果卻輕易的超出了我們的預(yù)期，甚至可以達(dá)到50%?！?/p>

Despatch工業(yè)是一家熱處理專業(yè)公司，從事該行業(yè)已有100多年的歷史，目前正積極利用這一專業(yè)技術(shù)，針對(duì)一些關(guān)鍵性的應(yīng)用，為全球各類市場(chǎng)和尖端技術(shù)領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案。Despatch擁有3 個(gè)專項(xiàng)業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)，以滿足熱能、太陽(yáng)能和碳纖維市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)的需求。這種專注精神使我們成為這些行業(yè)的專家。

俄研制新型碳纖維復(fù)合材料讓航天散熱器顯著瘦身

俄羅斯聯(lián)邦“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心近日宣布研制出一種新材料，可使人造衛(wèi)星的散熱器減質(zhì)量25%。這可以減輕運(yùn)載火箭的負(fù)擔(dān)，還有助于延長(zhǎng)衛(wèi)星在軌壽命。

“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心在其官網(wǎng)發(fā)布新聞公報(bào)說(shuō)，該機(jī)構(gòu)的專家研制出一種新型碳纖維復(fù)合材料，具有更高的導(dǎo)熱性且質(zhì)量更輕，可以替代人造衛(wèi)星散熱器中的鋁合金材料。測(cè)試結(jié)果顯示，用這種新材料制作的衛(wèi)星散熱器，不但可確保衛(wèi)星攜帶的各種設(shè)備處于穩(wěn)定的正常溫度范圍內(nèi)，而且能使散熱器的總質(zhì)量削減25%。待工藝完善后，這種新材料還有望用于太空飛船。

散熱器是航天器熱控系統(tǒng)的主要裝置。按照國(guó)際航天界的通常做法，熱控系統(tǒng)的總質(zhì)量不超過(guò)航天器整體質(zhì)量的3%～5%。以氣象衛(wèi)星為例，較大的氣象衛(wèi)星重約3 t。貨運(yùn)飛船通常自重10余噸，探月載人飛船可重達(dá)20 t。因此從理論上說(shuō)，上述航天器的熱控系統(tǒng)最大質(zhì)量為150～1 000 kg不等。當(dāng)然，散熱器的質(zhì)量要小于熱控系統(tǒng)。

俄專家指出，雖然從數(shù)字上看，在上述基數(shù)范圍內(nèi)減質(zhì)量似乎“波瀾不驚”，但航天器的質(zhì)量每減少1 kg，就能使發(fā)射它的運(yùn)載火箭的質(zhì)量減少500 kg。另?yè)?jù)“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心的專家介紹，人造衛(wèi)星的散熱器減質(zhì)量25%后，可顯著提高衛(wèi)星上的燃料儲(chǔ)備，延長(zhǎng)衛(wèi)星在軌工作壽命，同時(shí)還能讓衛(wèi)星攜帶更多探測(cè)裝備，有助完成更多的考察任務(wù)。

“羅馬申”國(guó)家科學(xué)中心的專家對(duì)當(dāng)?shù)孛襟w說(shuō)，俄羅斯“拉沃奇金”科學(xué)生產(chǎn)公司正在研制“北極”號(hào)氣象衛(wèi)星，“羅馬申”科學(xué)中心用新材料制作的4 臺(tái)散熱器已通過(guò)了“拉沃奇金”公司的驗(yàn)收測(cè)試，并將安裝在這顆氣象衛(wèi)星上。該衛(wèi)星計(jì)劃于2017年升空入軌。

帕加尼最新Zonda定制版采用碳纖維車身

1999年，經(jīng)典Zonda C12跑車問(wèn)世。2013年，帕加尼Zonda推出Revolucion特別版后停產(chǎn)。此后，帕加尼只為用戶提供定制版車型，比如手工制作的760 Roadster、ZoZo和最新定制款MD。

如今，帕加尼再次以Zonda跑車為藍(lán)本，為跑車收藏家Mileson Guo打造一款特別版。該車車身為藍(lán)色，采用碳纖維材料，車尾還配備了大尺寸雙層尾翼。

目前，尚未獲悉這款Zonda特別版更多的細(xì)節(jié)，但如同帕加尼近期推出的特別版車型，這款車也將與760車型相似。這意味著該車將搭載自然吸氣7.3 L V12 AMG引擎，最大功率達(dá)760 馬力（560 kW）。此外，該車或?qū)⑹褂? 速手動(dòng)變速箱或6 速自動(dòng)序列式變速箱。

作為超級(jí)跑車迷，Mileson Guo的收藏車型中還有其他高端車型，如MSO打造的邁凱倫P1、白色法拉利LaFerrari和紫色科尼塞克Agera。

帕加尼Huayra Roadster將亮相2016年的加州圓石灘車展。

世界首臺(tái)一體式超輕智能碳纖維自行車誕生

最近，眾籌平臺(tái)kickstarter上線了一款沒(méi)有花鼓和輻條的智能自行車，據(jù)說(shuō)它是世界上第一臺(tái)真正意義上的一體式設(shè)計(jì)自行車。它的框架使用的是超輕碳纖維復(fù)合材料，整車質(zhì)量?jī)H25.35 磅（11.5 kg）。

該智能自行車乍一看頗有點(diǎn)像《創(chuàng)：光速戰(zhàn)記》里面的Light Cycle光輪，它有個(gè)十分高端的名字—Cyclotron（回旋加速器）。

這款自行車裝備了自充電電池、無(wú)輪轂車輪、非充氣輪胎、自動(dòng)光傳感器等等，更重要的是，它的框架使用的是超輕碳纖維復(fù)合材料，整車質(zhì)量?jī)H25.35 磅（整車不含腳踏的質(zhì)量約11.5 kg）。車身搭載兩個(gè)無(wú)輻條空心輪胎，外圍是一圈由固體聚合物制成的輪圈，帶有強(qiáng)烈的未來(lái)氣息。

據(jù)該公司在眾籌頁(yè)面介紹，為了達(dá)到超輕復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，他們?cè)谥醒氤p核結(jié)構(gòu)外包裹兩層碳纖維，如此可以使用更少的碳纖維和樹(shù)脂，同時(shí)也不降低穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)者聲稱這款自行車上已經(jīng)擁有超過(guò)15 項(xiàng)科技專利了。

另外，車把和坐墊都可以靈活調(diào)節(jié)，提供舒適型和運(yùn)動(dòng)型兩種騎行風(fēng)格：運(yùn)動(dòng)型—注重便捷、速度、性能和低姿態(tài)騎行；舒適型—注重讓騎行更輕松，直立巡航和舒適度。

據(jù)悉自行車會(huì)在2017年6月上市，售價(jià)899 歐元。

（以上碳纖復(fù)材）