今年2月27日，全球首條低空航線在深圳首飛。一架2噸重，載重400公斤的純電E-VITOL五座飛行器從深圳蛇口郵輪母港起飛，抵達珠海九州灣碼頭。以往用時約2到3小時，而通過電動垂直起降航空器，僅需20分鐘就可以完成深圳、珠海間的跨城之旅。


去年底，召開的中央經濟工作會議中提出，打造低空經濟等若干戰略性新興產業。這其中，作為新質生產力的代表，低空經濟眼下成為“新賽道”。主流觀點認為：低空經濟是以各種有人駕駛和無人駕駛航空器的各類低空飛行活動為牽引，輻射帶動相關領域融合發展的綜合性經濟形態。具體的航空器又包括了直升機、無人機、熱氣球等，這其中，無人機的制造與應用又是低空經濟的重要組成部分。


近日，工信部要求要加快培育壯大新材料產業，以保障重大應用需求和實現材料先行為目標，系統布局建設新材料大數據中心，推進新材料中試平臺建設。


1、更強更輕，新材料之王獲無人機青睞


隨著低空經濟的興起，低空飛行器成為推動該領域發展的關鍵技術之一。化工新材料作為低空飛行器研發和制造的基石，其性能直接影響飛行器的安全性、經濟性和環保性。化工新材料在低空飛行器中的應用主要集中在：

1、輕量化材料：如高強度碳纖維，用于減輕飛行器自重，提高外殼機械強度和航程；


2、能源存儲材料：高能量密度的鋰離子電池和正在研發中的新型電池技術，為電動飛行器提供動力；


3、環境適應材料：如聚酰亞胺，抗腐蝕、耐高低溫材料，保證飛行器在復雜環境下的穩定性；


4、智能/通訊材料：如壓電陶瓷、聚四氟乙烯等，用于飛行器的智能控制、提高通訊系統的性能。


在航空航天結構設計中，無人機是航空領域最主要的產品之一，是該領域中科技成果的代表，是體現國家整體科技水平的重要標準之一。現如今在航空領域發展中無人機是發展的熱點之一，為了滿足無人機低成本、航時長且機動性能高的特點，降低無人機結構重量是有效方法之一。


近年來，在飛機的研究中實現飛機輕量化成為了工程師們追求的重要標準之一，實現機翼的輕量化也是非常重要的一環。因為金屬材料性能穩定且具有高強度、剛度高和耐沖擊性能好的特點，在傳統飛機結構中金屬材料使用較為廣泛，但相比于復合材料，常用的鋁合金、鈦合金和鋼等金屬材料的密度更大，導致使用金屬材料的結構部件重量更大，在一定程度上限制了飛機的續航能力且增加了能源的消耗。


20世紀初，玻璃纖維復合材料首次應用于航空領域并顯示出了纖維增強復合材料的巨大優勢。隨著復合材料的發展，纖維增強型復合材料逐漸被大量應用，現在常用的纖維增強型復合材料的纖維有碳纖維、凱夫拉纖維和硼纖維等，常用的基體材料有聚酰亞胺和熱塑性樹脂等。


2、PEEK材料應用場景


近幾年，隨著全球電子信息、汽車、航空航天產能不斷向亞太地區轉移，亞太地區的PEEK消費增長速度遠超歐洲。


受去年底“人形機器人”的概念帶動，PEEK材料突然大火，到今年又延續了“低空經濟”的熱度。


從行業來看，2023年以來，特斯拉等科技巨頭不斷迭代升級人形機器人；今年以來，我國低空經濟“政策+產業”不斷推進。人形機器人和飛行汽車兩大熱門行業面臨材料輕量化的問題，PEEK是其離不開的重要材料。


在人形機器人領域，為提升材料強度，PEEK材料與碳纖維復合使用成為重要趨勢。目前，國內已有廠家把PEEK材料應用于人形機器人的關節、軸承、齒輪等部件，形成配套生產鏈。


其中，中國PEEK市場需求增長速度尤為突出。據前瞻產業研究院的數據口徑，2012年-2021年期間中國PEEK產品消費量由80噸增長至1980噸，對應CAGR約為42.8%。另據沙利文咨詢的預測，中國PEEK產品需求量在2022年至2027年期間繼續以16.82%的年復合增長率增長，預計2027年將達到5078.98噸的規模。


機構表示，隨著人形機器人及飛行汽車等產業的快速發展，PEEK輕量化材料需求也將不斷提升，建議關注行業動態及相關公司進展。


3、PEEK搭上低空經濟“快車道”


PEEK（聚醚醚酮）是新材料中的“全能選手”，其抗拉強度是鋁合金的3倍，鋼鐵的2倍，且抗疲勞性強。在剛性方面，PEEK材料的彎曲彈性模量達到了鋁合金的4倍、鋼鐵的1.5倍，并能在315℃的高溫下保持高剛性。此外，PEEK材料還具備阻燃性、耐腐蝕性和自潤滑性，其重量僅為鋁合金的三分之一。


在高速運動的工況中，低質量意味著低慣性，從而可以實現更高的操控精度。特別是通過碳纖維優化PEEK材料，可使其性能得到進一步提升，在低空經濟領域具備較高的應用潛力。


碳纖維增強PEEK高性能熱塑性復合材料，被視為未來新興產業的關鍵材料。這種復合材料由碳纖維以各種形式（如粉末、顆粒、連續纖維或織物）增強PEEK樹脂基體而成。


一般來說，鋁合金的密度為2.8g/cm3，不銹鋼的密度為 7.3g/cm3，而PEEK復合材料的密度為 1.5-1.6g/cm3。傳統鋁合金和不銹鋼材料與PEEK復合材料相比，PEEK復合材料具有輕質、高強度的優勢。這是因為碳纖維的性能優勢賦予了PEEK復合材料高強度、高彈性模量和抗變形特性，其機械強度至少提高了3倍，模量也至少增加了3倍，具有更好的尺寸穩定性和抗變形性。


在政策層面，我國政府一直致力于推動高性能材料產業的發展。近年來，政府出臺了一系列支持措施，旨在鼓勵企業增加研發投入，提高產品質量與技術水準。例如，國家發改委發布《新材料產業發展規劃》，強調了加快發展高性能復合材料、特種合金等新材料產業；財政部也出臺了多項稅收優惠政策，以支持新材料產業的發展。此外，地方政府也紛紛推出了一系列扶持政策，例如資金援助等，為企業提供了良好的發展空間。這些政策的出臺也有助于促進PEEK行業的健康發展，并推動其在航空、醫療、電子等領域的廣泛應用。


低空經濟作為新質生產力的重要組成，得到了國家和地方政策的大力支持，相關法規體系也在逐步完善。采用PEEK和其他輕量化復合材料能夠有效減輕飛行器重量、增加有效載荷、延長飛行距離和續航時間，并提高飛行安全性。因此，隨著低空經濟的快速發展、應用場景的不斷擴展，該行業對輕量化材料的需求量也將持續增加。


文章來源： 題材邏輯說，中國粉體網，云奇新材料
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來源：賢集網
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