熱塑性復合材料預期未來光明，長期以來，航空航天OEMs依賴熱固性碳纖維材料制造飛機的強度極高的復合結構部件。如今，隨著技術進步，這些OEMs開始接受另一類碳纖維材料，這些技術進步預示著可以自動化生產新型非熱固性部件，且具有高產量、低成本和輕重量的特點。盡管熱塑性碳纖維復合材料“已經存在很長時間”，但只是最近，航空制造商才考慮廣泛使用它們制造包括主要結構組件在內的飛機部件，柯林斯航空航天公司高級結構部門的工程副總裁Stephane Dion說道。熱塑性碳纖維復合材料相較于熱固性復合材料，為航空航天OEMs提供了幾個優勢。但直到最近，制造商才能以高效率和低成本生產出熱塑性復合材料部件。在過去五年中，隨著碳纖維復合材料部件制造科學的發展，OEMs開始超越從熱固性材料制造部件的范疇，首先使用樹脂灌注和樹脂轉移模塑(RTM)技術制造飛機部件，然后采用熱塑性復合材料。GKN AeroSpace在其樹脂灌注和RTM技術開發上投入巨資，以實現大型飛機結構部件的高效率和經濟性生產。根據GKN AeroSpace Horizon 3先進技術計劃的技術副總裁Max Brown的說法，GKN現在使用樹脂灌注制造方法生產出17米長的單片復合材料機翼梁。Dion表示，過去幾年中，OEMs在復合材料制造上的大量投資還包括戰略性地開發高容量生產熱塑性部件的能力。

熱固性和熱塑性材料之間最顯著的區別在于熱固性材料在成型成部件之前必須冷藏，一旦成型，熱固性部件必須在高壓釜中固化數小時。這些過程需要大量的能量和時間，因此熱固性部件的生產成本往往保持在高水平。固化改變了熱固性復合材料的分子結構，使其不可逆，從而賦予部件強度。然而，在當前技術發展階段，固化也使得部件中的材料不適合再次用于主要結構組件。

然而，Dion指出，熱塑性材料制成部件時不需要冷藏或烘烤。它們可以被壓成簡單部件的最終形狀——空客A350機身框架的每一個支架都是熱塑性復合材料部件——或更復雜組件的中間階段。熱塑性材料可以通過各種方式焊接在一起，允許從簡單的子結構制造出復雜、高度成形的部件。Dion表示，今天主要使用感應焊接，它只允許從子部件制造出平面、厚度恒定的部件。然而，柯林斯正在開發用于連接熱塑性部件的振動和摩擦焊接技術，一旦認證，它預計最終將能夠生產“真正先進的復雜結構”。通過焊接熱塑性材料來制造復雜結構的能力，使制造商可以摒棄熱固性部件所需的金屬螺釘、緊固件和鉸鏈來進行連接和折疊，據Brown估計，這樣可以帶來大約10%的重量減輕優勢。

據海外研究機構分析到2030年，熱塑性復合材料的全球市場預計將達到460億美元。2022年，該市場的估計規模為263億美元，預計在2022-2030年的分析期間以7.2%的年復合增長率(CAGR)增長。報告分析的一個細分市場，短纖維熱塑性(SFT)復合材料，預計將以6.9%的CAGR增長，并在分析期末達到257億美元。長纖維熱塑性(LFT)細分市場的增長在未來8年的預測期內估計為8%的CAGR。

在國際上，熱塑性復合材料領域正在經歷顯著的發展和增長。例如，GKN在荷蘭Papendrecht生產的翼尾部包含了熱塑性方向舵和升降舵，體現了這些材料在航空領域的應用潛力 [進一步的技術進步，如高容量制造和熱塑性碳纖維部件的焊接，激勵了原始設備制造商(OEMs)對這種材料的更多應用進行研究。市場研究表明，熱塑性復合材料的全球市場預計將從2022年的260億美元增長到2030年的460億美元，復合年增長率為7.2% 這一增長受到多個因素的驅動，包括汽車產業對輕質熱塑性復合材料需求的增加，電動車(EVS)生產和采納的提升，以及航空業的穩步復蘇。熱塑性復合材料因其在重量和燃料成本減少方面的優勢，以及在建筑和建材、消費電子產品、風能和軍事航空等領域的廣泛應用，成為多個行業的首選材料。此外，隨著對環境友好和可持續材料需求的增加，熱塑性復合材料的研發和應用也在向更加環保和可回收的方向發展。持續的技術創新和應用拓展表明，熱塑性復合材料在未來幾年內將持續在全球市場上擴大其影響力。

此文由中國復合材料工業協會搜集整理編譯，部分數據來源于網絡資料。文章不用于商業目的，僅供行業人士交流，引用請注明出處。