2025年までに、わが国の新素材は10兆個を達成し、この3つの方向は必ず爆発する
新しい材料の方向性の1つ:軽量材料
1. 炭素繊維
炭素繊維材料は、航空宇宙、風力発電、スポーツ・レジャー、自動車などの優れた特性を持つ分野で使用されています。それらは新材料の分野で最も広く使用され、市場指向の材料であり、「新材料の王様」として知られています。近年、世界の炭素繊維市場の需要は急速に高まっており、私の国も世界第2位の炭素繊維生産国に発展する機会をつかんでいます。
しかし、我が国の炭素繊維産業は、海外と比べると、稼働率が低く、ハイエンド製品が少なく、応用・開発が難しいという課題を抱えています。下流産業は依然として輸入炭素繊維製品に大きく依存しています。現在の国際環境において、炭素繊維スケールの生産と用途開発の二重の自律性を実現することは、我が国の国防・製造力を高め、サプライチェーンの安定を確保するための鍵です。
炭素繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)等の有機繊維(又はピッチ、ビスコース)を高温環境下で熱分解・炭素化することにより形成される炭素含有率90%以上の炭素骨格構造を有する無機繊維であり、高性能材料として用いられる。1960年代に生産。
炭素繊維は、現在量産されている高性能繊維の中で、最も高い比強度(強度比密度)と最高の比剛性(弾性率比密度)を有する繊維として、優れた機械的特性と化学的安定性を有し、炭素繊維は航空宇宙の重要な部分であり、風力発電ブレード、新エネルギー車、および軽量要件を有する他の分野に理想的な材料である。耐食性、高温耐性、小さな膨張係数の特性により、過酷な環境での金属材料の代替品となります。さらに、電気伝導率および熱伝導特性は、通信エレクトロニクスの分野でその用途を拡大します。
炭素繊維の各束中のフィラメント数に応じて、炭素繊維は一般に、小トウと大型トウの2つのカテゴリに分けられる。小型牽引は、より良い性能を有するが、より高い価格を有し、一般的に航空宇宙および軍事産業などのハイテク分野、ならびにハイエンドのスポーツ用品で使用されている。大型牽引は低コストであり、土木建設、輸送、エネルギー機器などを含む基礎産業でよく使用されます。
グローバルな容量規模と需要予測
2020年の世界の炭素繊維の操業能力は171,650トンで、2019年と比較して16,750トン増加し、成長率は10.8%です。主力生産能力は米国、中国、日本がそれぞれ21.7%、21.1%、17.0%を占めた。現在、主要メーカーは年間約8万トンの未完成の拡張計画をまだ残しており、これは業界の見通しに対するメーカーの楽観的な期待を反映しています。
需要の面では、炭素繊維市場の4つの主要な応用産業は、航空宇宙、風力発電ブレード、スポーツおよびレジャー、および自動車です。2020年には、4つの下流産業が炭素繊維需要の70%以上、生産量の76%以上を占めるでしょう。
2015年以来、業界は世界の炭素繊維需要が約12%の成長を維持していると推定していますが、流行の影響により、2020年の炭素繊維の世界需要は合計107,000トンで、2019年と比較してわずか3%の増加にとどまります。売上高は約26億1,500万ドルで、前年同期比8.8%減となり、主に高付加価値高性能炭素繊維の販売に影響を与えた流行による航空業界の低迷によるものです。風力発電分野は、業界が成長を維持するための主な原動力となっており、炭素繊維の需要は流行にもかかわらず年間20%の成長を維持しています。
短期的には、世界の航空産業の回復と2021年の風力発電機器の大規模な敷設は、炭素繊維市場を急速な成長のチャネルに戻すことができます。長期的には、航空業界は2020年に過剰生産能力を消化する必要があり、風力発電は今後も炭素繊維市場の成長の主な原動力であり続けるでしょう。2020年10月、世界中の400以上の風力エネルギー企業の代表者が共同で「風力エネルギー北京宣言」を発表し、2020-2025年に5,000万キロワット以上の設備容量を追加する予定です。
大手風力発電メーカーの生産拡大に伴い、風力タービンへの炭素繊維の応用はまだ大規模に展開されておらず、世界の風力発電大手ヴェスタスだけが大規模な応用を形成しています。他の風力発電会社が炭素繊維複合材料の用途を開発するにつれて、風力発電業界における炭素繊維の需要は指数関数的に増加する可能性があります。2025年までに、世界の炭素繊維の総需要は20万トンを超え、年間成長率13.3%に相当すると推定されています。