时间: 2025-05-01 15:08:38 | 作者: 不锈钢滤芯
玻璃碳作为一种先进的碳基材料,其显著特征是其纯度极高且微观结构形态酷似玻璃,故得名“玻璃碳”。该材料是在无氧或其他惰性气体环境下通过高温处理过程获得,这一过程中,糠醇树脂或酚醛树脂等有机聚合前驱体在高于1200℃的温度下逐步转变为碳元素构成的新型态。其内部结构为非晶质,由一系列直径约5.0纳米的微小炭粒相互交织而成,完全由sp²杂化碳原子紧密排列,展现出类石墨或类似富勒烯的独特构造。
玻璃碳以其卓越的物理和化学属性著称,这中间还包括良好的电导性能、出色的耐热性和高度的化学稳定性,尤其表现出强烈的抗侵蚀能力。这种材料具备高的孔隙率,不透水、气密性强,能抵御极端高温及腐蚀环境,其表面光洁如黑曜石,经抛光后可呈现镜面般的光泽。相较于其他碳素材料,玻璃碳对氧化作用有更强的抵抗力,例如,在接触浓硫酸或浓硝酸时几乎不受损害,并且在空气中暴露时氧化损失也极低。此外,玻璃碳还具备较高的强度、硬度以及弹性模量特性,这使得它在多种高端应用中大显身手,如制作高速打字机的精密字轮组件,甚至用来生产高要求的唱片介质,体现了其广泛的工业价值与技术潜力。
玻璃碳行业的发展历史可以追溯到19世纪末,当时科学家们开始研究碳的同素异形体,发现了石墨和金刚石等碳材料。随后,在20世纪50年代,科学家们成功制备出了玻璃状碳,这种新型碳材料具备高硬度、高透明度和良好的化学稳定性,被大范围的应用于光学、电子和航空航天等领域。进入20世纪70年代,随着碳纤维的出现,玻璃碳行业迎来了新的发展机遇。碳纤维具有高强度、高模量和轻质等特点,被大范围的应用于航空航天、体育器材等领域。此后,随着科学技术的慢慢的提升,碳纳米管、石墨烯等新型碳材料相继被发现,为玻璃碳行业的发展注入了新的活力。如今,玻璃碳行业慢慢的变成了一个涵盖多个领域的综合性产业,包括能源、环保、电子、航空航天等。随着对碳材料性能的深入研究和应用领域的拓展,玻璃碳行业有望在未来继续发展壮大。
玻璃碳的上游产业最重要的包含石油、天然气和煤炭等原材料供应商,以及石墨、电极、耐火材料等制造商。此外,与玻璃碳相关的研究和开发也为其发展提供了支持。在下游应用行业方面,玻璃碳被大范围的应用于光伏、半导体、锂电池、航空航天、军事、核电、石化、电力、冶金、电子等领域。
截至2021年底,全球玻璃碳市场的总价值已跃升至349亿元人民币。在这一个市场格局中,欧洲地区凭借其显著优势占据了最大的市场占有率,占比达到31.3%;亚太区域紧随其后,市场规模达到了246亿元人民币,占据全球份额的28.3%;北美地区的市场规模为222亿元人民币,占有率为25.5%;而余下的其它地区则共同构成了118亿元人民币的市场规模,占比约为13.6%。在全球市场上,玻璃碳制造业的核心参与者最重要的包含德国的HTW高温材料公司、日本东海炭素株式会社、法国美尔森集团以及美国的SPI Supplies和赛默飞世尔科技旗下的阿法埃莎公司等。这一些企业在全世界内占据了主导地位,尤其有必要注意一下的是,行业中市场占有率高度集中,排名前三的企业累计所占市场占有率超过了86%,显示出市场寡头竞争的特点,而剩余别的企业的市场占有率则相对较小。
中国作为全球玻璃碳产业的主要生产基地,其市场规模正持续扩大。据中国非金属矿物工业协会发布的数据表明,在2019年期间,中国国内的玻璃碳产值已达到15.2亿元人民币,较上一年度实现了10.8%的同比增长;而在2018年,全国范围内玻璃碳的产量达到了16726吨,与前一年相比增长了13.7%。目前,中国的玻璃碳产品主要服务于国防军工、航空航天等高端领域,并且随着技术革新和产业升级,未来预期将在能源、环保及电子信息等新兴起的产业中得到更广泛的应用。同时,得益于国内玻璃碳行业技术能力的不断的提高,产品质量明显提高,这将进一步强化其在国际市场上的竞争地位。
玻璃碳行业政策主要聚焦于环保、节能减排和可持续发展等方面。随着全球对于环境保护意识的增强,各国政府纷纷出台了一系列政策措施,以推动玻璃碳行业的绿色低碳发展。中国政府在“十四五”规划中明白准确地提出了碳达峰、碳中和的目标,这将对玻璃碳行业的发展产生深远影响。为实现这一目标,政府将加强对行业的监督管理力度,推动企业采用更加环保、节能的生产技术和设备,减少碳排放。其次,中国国家发改委发布了《关于加强高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见》,进一步强调了对玻璃碳等高耗能、高排放行业的源头防控。这一政策的实施将促使玻璃碳行业加快淘汰落后产能,提高能源利用效率,降低碳排放强度。
此外,中国政府还鼓励玻璃碳企业热情参加全国碳排放权交易市场,通过市场化机制来促进碳减排。这一政策不仅有助于企业更好地管理碳排放风险,还能推动行业整体朝着更加可持续的方向发展。在国际层面,欧盟等地区也提出了一系列减排目标和政策措施,如欧盟的“欧洲绿色协议”等。这些政策对于全球玻璃碳行业的发展的新趋势产生了重要影响,并推动了国际合作和技术交流。
2021年3月《关于加强高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见》加强高耗能、高排放建设项目的环境影响评价工作,严控新增产能,推动绿色低碳发展。
2021年8月《水泥玻璃行业产能置换实施办法》适用于水泥、平板玻璃、光伏压延玻璃等产能置换工作。政策要求新建项目一定要进行产能置换,严禁新增产能,并提出了具体的置换方案和操作办法。
2021年9月《完善能源消费强度和总量双控制度方案》要求加强重点领域能源消费控制,提高能源利用效率,促进绿色低碳发展。
玻璃碳行业作为新材料领域的重要分支,在众多高科技产业中发挥着关键作用,如航空航天、半导体制造、新能源电池等。然而,该行业在加快速度进行发展的同时也存在一些不容忽视的问题。尽管玻璃碳材料具备耐高温、高强度、耐腐蚀等一系列优异性能,但其生产技术复杂,涉及到粉末制备、成型、烧结等多个高精尖环节,目前我国在高端玻璃碳产品的研发与生产上仍存在一定的技术难题,尤其与国际领先水平相比,关键技术的自主创造新兴事物的能力有待提升。其次,产业链不完善。从原料供应、生产设备到下游应用市场,玻璃碳行业的产业链条较长,但现阶段上下游衔接不够紧密,基础原材料依赖进口程度较高,影响了行业的稳定发展和成本控制能力。
再者,市场应用推广力度不足。虽然玻璃碳材料的应用前景广阔,但由于其高昂的价格和用户对其特性和优势了解不足,导致市场接受度和普及率相比来说较低,限制了市场需求的进一步释放。此外,环保压力增大。玻璃碳生产的全部过程中可能会产生一定环境污染,怎么来实现绿色生产,满足日益严格的环保法规要求,成为行业发展面临的一大挑战。最后,人才短缺问题凸显。玻璃碳行业是典型的技术密集型行业,对专业人才的需求大,尤其是在研发设计、工艺优化等领域,但目前相关领域的高级人才储备不足,制约了行业的技术创新和持续进步。
随着航空航天、半导体制造、新能源电池、化工设备等高科技领域对高性能材料需求的不断的提高,玻璃碳由于其耐高温、高强度、耐腐蚀、低热线胀系数等独特性能,被大范围的应用在这些领域的核心部件上,市场潜力巨大。其次,政策导向明确且支持力度大。在全世界内,尤其是我国政府积极推动新材料产业高质量发展,将其视为战略新兴起的产业的重要组成部分,并通过制定一系列政策法规和规划,为包括玻璃碳在内的先进材料提供了良好的发展环境和广阔的应用空间。
再者,技术进步驱动产业升级。随着科研投入的增加和研发技术能力的提升,未来玻璃碳的生产的基本工艺将更成熟高效,产品品种类型和质量将逐步优化,从而拓宽应用场景范围,满足更多高端领域的特殊需求。此外,环保与可持续发展的趋势也将为玻璃碳行业带来新的发展机遇。在绿色低碳的大背景下,玻璃碳作为新型节能环保材料,在节能减排、循环经济等方面具有非常明显优势,符合全球制造业转变发展方式与经济转型的需求。综上所述,玻璃碳行业在面临挑战的同时,更拥有着巨大的发展空间和前景,随着科学技术进步、市场需求变化以及政策引导等因素的一同推动,预计该行业将在未来的工业发展中扮演更重要的角色,迎来新一轮的快速发展阶段。返回搜狐,查看更加多