复合材料新兴市场的理性繁荣

先进空气机动性和储氢技术为复合材料行业带来了巨大的机遇。同时，也将面临巨大的挑战。

尽管新冠病毒大流行对整个市场破坏力巨大，但它也帮助刺激了一些复合材料市场的增长，这些市场要么在大流行病前处于起步阶段并继续发展，要么处于萌芽状态并走上了新的加速成熟之路。我认为，先进空中机动性（AAM）是前者，而储氢是后者。

这里有某种程度的兴奋，即前所未有的复合材料使用的潜力，可以使行业朝着甚至几年前都无法想象的方向发展。这些终端市场中每一个都需要复合材料，而它对其他材料的需求却不那么明显。

让我们以先进空中机动性（AAM）为例。该市场上的飞机将完全由电池驱动，可容纳4-6人或携带相等重量的货物，垂直起降并提供20至150公里范围内的运输。客运服务将主要是空中出租车，载客往返市中心，2023-2024年在一些城市将开始提供服务。飞机重量，尤其是考虑到最大航程需求，是非常重要的，只有复合材料主结构才能满足正在开发的AAM飞机强度、刚度和质量要求。

另一方面，对储氢的需求并不局限于单一的垂直市场，而是被部署在多个领域，包括航空航天、汽车、公共交通、卡车、铁路和海洋运输。在航空航天领域，氢气很可能被用于直接燃烧，但在所有其他市场，它将被用于燃料电池。复合材料在储氢方面的价值和性能主张与AAM类似：碳纤维包裹的压力容器（COPV）提供了重量和强度特性，使其成为储氢和运输中不可或缺的材料。

AAM和氢气代表了复合材料前所未有的增长机遇，也代表了前所未有的挑战。

围绕AAM和储氢的兴奋可以说是有感染力的。根据一些估计，AAM在2030年代初达到完全成熟时，每年可生产多达10万架飞机——这对航空航天市场来说是前所未有的数量。同样，在储氢领域，一些制造商估计，到2040年，各种类型的氢燃料汽车的需求将多达600万辆。

看到这样庞大的数字，很容易被它们引起的热潮和乐观情绪所淹没。但也很容易忽视实现这些目标的难度。

AAM的障碍可能是最高的。部署空中出租车服务意味着建立一个目前不存在的基础设施和市场空间。非复合材料的挑战包括FAA认证、空中交通管制、电池密度限制、电池充电速度、用于（最终）自主飞行和垂直机场建设的AI软件等等。复合材料的挑战围绕着两个相关的关注领域展开。首先，每年制造数以万计或数十万计的复合材料航空结构将需要一个目前复合材料行业不存在的工艺速度、控制和质量水平。第二个挑战是围绕着认证。第一代AAM飞机将使用已经合格的、高压灭菌固化的手工预浸料进行铺设制造，这对于每年1000-1500件批量成品来说是没有问题的。此后，对于第二代飞机，AAM公司将不得不迁移到更新的材料和工艺，其中一些还没有合格。正因为如此，第二代飞机将很可能不得不重新认证，这既费时又费钱。简而言之，只有那些腰缠万贯的AAM公司才有必要的资本来生存到成熟期。

在氢气存储方面，非复合材料的障碍围绕着快速成熟的 "绿色 "氢气生产，以及建立在各种燃料库和站中运输和存储氢的基础设施，以便运送给需要的车辆。而复合材料的障碍有两个方面：供应和成本。碳纤维是压力容器的首选纤维，而最适合该应用的碳纤维类型和质量，目前供应有限。可以假设，在未来几年供应量将增加，但建立一个新的碳纤维生产线需要24个月的时间，既昂贵又费时。关于成本，注意到碳纤维相对昂贵并不是什么爆炸性新闻。我们可以假设，随着储氢市场的扩大和成熟，成本会下降。

底线是：尽管AAM和氢气代表了前所未有的增长机会，但它们也代表了前所未有的挑战。满足他们的需求将与该行业曾经做过的任何事情一样困难。这应该很有趣。

本文由中国复合材料工业协会收集自网络，文章不用于商业目的，仅供行业人士交流。