Чому вуглецеве волокно – це наступний великий прорив Китаю

Авторство: Джефф Слоун/JEC

Коли Boeing оголосив у 2003 році, що його новий 787 стане першим комерційним реактивним літаком з основною конструкцією, що складається переважно з передових композитних матеріалів, почалася сучасна ера виробництва композитів, армованих вуглецевим волокном. Структурні об'єми 787, який набрав чинності у 2011 році, та Airbus A350, який з'явився у 2015 році, складаються з композитних матеріалів понад 75%.

Сьогодні вуглецево-волокнисті (ВВ) композити мають вирішальне значення для цілої низки ринків та застосувань, починаючи від лопатей вітрових турбін до високопродуктивних автомобілів, винищувачів, дронів, гальм літаків, сопел ракет, космічних ракет-носіїв тощо. Якщо ви боретеся з гравітацією, тертям чи часом, ви, ймовірно, використовуватимете ВВ, який перетворився на стратегічний матеріал. І Китай, який перевернув довгий список ринків, включаючи електромобілі, акумулятори, сонячну енергію та вітрові турбіни, звернув на це увагу.

ВВ виробляється в Китаї вже 25 років, але донедавна майже весь його обсяг споживався всередині країни для виготовлення валів клюшок для гольфу, велосипедів, спортивних товарів, а нещодавно – для армування лопатей вітрових турбін, які стали найбільшим споживачем ВВ. ВВ китайського виробництва часто характеризувався як гірший за якість, ніж волокно провідних виробників, таких як японська Toray, яка постачає композити для Boeing 787 і є одним з найбільших і, можливо, найкращих у світі виробників ВВ, а також Hexcel з Коннектикуту, яка виробляє композити для A350.

Протягом багатьох років доступ Китаю до високоякісних волокон від виробників з Японії та США був обмежений експортним контролем, що гальмував здатність Comac та постачальників китайської оборонної промисловості розробляти аероконструкції або зброю з волокнами аерокосмічного класу. Тож не дивно, що близько шести років тому волоконний матеріал почав фігурувати в китайській промисловій політиці як критично важливий стратегічний матеріал. У 15-му п'ятирічному плані Китаю (2026-30), який був прийнятий лише нещодавно і досі доопрацьовується, волоконний матеріал визначено як критично важливий для промислової стратегії країни.

Незрозуміло, скільки коштів Китай інвестував у ці зусилля, але китайські виробники вуглецевого волокна значно розширилися за останні три роки, посівши два з п'яти найкращих місць у світовому рейтингу виробничих потужностей вуглецевого волокна (див. таблицю). Фактично, до 2023 року Китай виробляв стільки волокна, що пропозиція перевищила внутрішній попит, що вперше призвело до експорту китайського вуглецевого волокна.

Завдяки встановленій кількісній стратегії, китайські виробники почали підніматися сходами якості приблизно рік тому. На виставці композитів JEC World 2026 у Парижі в березні китайський державний виробник вуглецевих волокон Zhongfu Shenying повідомив, що почав виробляти невеликі кількості (100 метричних тонн) волокна, еквівалентного T1200 від Toray, яке є одним з найефективніших вуглецевих волокон у світі.

Потім, у липні, Zhongfu Shenying оголосила про відкриття виробничих ліній для виробництва 30 000 метричних тонн трьох марок вуглецевого волокна, включаючи один, який, як кажуть, еквівалентний Toray T1100. Компанія стверджує, що інвестувала в цей проект 893 мільйони доларів, що є найбільшим запуском потужностей з виробництва вуглецевого волокна в історії композитної промисловості.

Що все це означає? Основна проблема полягає в тому, що CF став сприятливим матеріалом. Він дозволяє створювати конструкції так, як жоден інший матеріал — принаймні, не за доступною ціною та не ефективно. Високоякісне волокно означає більш продуктивні застосування.

Нічого з цього не залишається поза увагою китайських компаній, які прагнуть зайняти місце серед технологічно найдосконаліших виробників композитних конструкцій. Візьмемо, наприклад, Comac та наступне покоління комерційних літаків, які вона розробляє, C929 та C939. Чи має Comac ноу-хау з композитів, щоб виробляти літаки на рівні 787 та A350? Ні. Чи знає державний виробник оригінального обладнання, що потрібно для досягнення технологічного паритету та розриву дуополії Boeing /Airbus? Абсолютно.

Швидкість і масштаби розширення Китаю виробництва волокон з високим вмістом вуглецю, особливо у сфері високоміцних волокон, свідчать про те, що країна має намір самостійно забезпечувати виробництво волокон не лише для комерційних літаків, але й для ракетних систем, безпілотників, корпусів ракет, супутників тощо. Урок тут простий: недооцінюйте бажання та здатність Китаю швидко розширювати виробництво на свій страх і ризик.

Джефф Слоун — глобальний консультант з питань контенту та редактор у JEC Composites, медіа- та івент-компанії, яка обслуговує світову спільноту виробників композитів.