目前，碳纤维复合材料的设计正朝着大尺寸、轻量化和高性能化的方向发展，这也是复合材料产品升级的关键。
对于设计者来说，方便的方法是使用高刚度的碳纤维材料，因为这种结构能够在安全可接受的范围内达到减轻重量的效果，而无需调整复合材料的制造。高模量碳纤维优势就在于可以赋予复合材料高刚度特性。
近年来日本对高性能轻量化产品的需求进行了详细研究，并指出在未来的十年中碳纤维复合材料实现广泛应用的大潜在市场集中在汽车市场、风力涡轮机以及大型民用飞机等领域。
以风电领域为例，目前长度为30m的1MW机组的风力发电机叶片和主体由玻璃纤维制成，如果要建造7MW级的大型海上风力发电机组，则所需叶片的长度应达到70m长，这相当于A380飞机机翼的长度。
由于叶片上的应力方向是特定的，因此风力涡轮发电机叶片需要使用中高模量碳纤维，以提高刚度、减少变形，保持叶片寿命并提高风转换效率。通过为每个发电机组计算3个叶片，一个3MW的风力发电机组将需要9吨碳纤维。
高模碳纤维复合材料以其优异的高强度和高刚度，有望成为未来碳纤维发展的重点。在本公众号原创文章《从东丽创新技术发展解析为何高强度高模量碳纤维将成为下一代碳纤维产品主流》（阅读原文）详细解析了近几年日本东丽公司碳纤维创新技术主要集中于高强度高模量碳纤维的研发。
作为目前已经成功晋升为碳纤维产能排名第二的美国赫氏Hexcel公司也在不断补充高模量碳纤维产品，继2019年推出HM50型高模量碳纤维后，本公众号《全面了解美国大碳纤维制造商—Hexcel公司：新HM54型高强高模碳纤维》（阅读原文）一文中也介绍了Hexcel公司于2020年推出的新款HexTow?HM54型高模量碳纤维。
碳纤维的高模量化会否成为未来碳纤维的重点发展方向？答案尚不确定，但是起码日本东丽和美国赫氏正在努力朝着该方向发展！
原创 钱 鑫 博士
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