我们先来说说碳纤板,这东西其实就是碳纤维和树脂基体凑一块变成的,学名碳纤维增强塑料(CFRP)。它这强度可不得了,拉伸强度能到1500 MPa,密度才1.5 g/cm³。这么个情况就导致它在好多高端地方特吃香。
就说飞机吧,波音787的机身就大量用碳纤板,为什么呢?飞机这玩意太重可不行,用了碳纤板机身就轻了,燃油效率也跟着上去了。汽车也一样,宝马i3的车身用碳纤板,强度有保证的同时,车整体重量大幅下降。还有体育器材,Wilson Pro Staff RF97网球拍和TaylorMade SIM2高尔夫球杆,靠着碳纤板的强度,击球性能和耐用性都变强了。市场上呢,Grand View Research有《2023年全球碳纤维市场分析》报告,说碳纤板市场年增长率大概能有8.5%,到2028年市场规模能到60亿美元,这都是高端制造业对轻量化材料有需求闹的。
再说说碳晶板,这是以碳纳米管增强塑料(CNRP)为基础的材料。它拉伸强度是1000 MPa,比碳纤板低点,但是弹性模量高,耐磨损的本事相当厉害。
在运动护具这块,McDavid HexPad护膝就用碳晶板,膝盖弯曲伸展的时候,这护膝能很好地适应,保护效果超棒。跑鞋里Nike ZoomX Vaporfly Next% 2的中底用了碳晶板,弹性贼好,跑起来能省不少力气呢。工业领域里,三星Galaxy Fold的铰链和工业机器人关节也用碳晶板,因为它耐磨损又有高弹性,产品使用寿命就上去了。MarketsandMarkets的《2024年碳纳米管市场预测》里说,碳晶板市场年增长率是12.3%,到2025年市场规模能突破45亿美元,这都是因为它在动态场景里用得广。
这俩材料性能对比也挺有意思。先说强度和重量,碳纤板拉伸强度1500 MPa,密度1.5 g/cm³,这种情况就适合那种需要高强度还得轻量化的地方。碳晶板拉伸强度1000 MPa,密度1.8 g/cm³,强度虽然差点,但是弹性好。再看耐磨损性,碳纤板在沥青路面磨损率是0.05 mm/1000 km,混凝土路面是0.08 mm/1000 km;碳晶板在同样条件下,磨损率分别是0.03 mm/1000 km和0.05 mm/1000 km,明显更耐磨损。应用领域也不一样,碳纤板主要在航空航天、汽车制造、高端体育器材这些地方;碳晶板呢,在运动护具、跑鞋中底、电子设备外壳、工业机器人这些地发挥作用。
那这俩材料未来谁能在市场上占上风呢?从市场增长率看,碳晶板的12.3%比碳纤板的8.5%高,这说明碳晶板在动态场景里的应用潜力更大。不过碳纤板在高强度领域的地位可不好撼动。
碳纤板这边呢,随着新型树脂基体和制造工艺优化,在高强度应用里的性能可能还会变得更好。就像东丽“Torayca”系列,在高端市场已经占了主导地位,以后说不定还能出更厉害的产品呢。碳晶板呢,要是碳纳米管技术再发展发展,性能没准能接近甚至超过碳纤板,三星“SAITEX”系列在电子设备领域已经表现得很有竞争力了。