首艘碳纤维混合动力高速客船“新明珠 6”号
由中国船舶集团有限公司携手中国船级社及用户共同打造香港地区纯电动碳纤维客船，开创了“碳纤维”和“纯电推进”两项绿色低碳技术相结合的发展先河。
自 2022 年以来，中国船舶集团旗下广州船舶工业有限公司已成功承接港澳地区船舶 29 艘，其中多艘为碳纤维高速客船。为此，广州公司联合相关方开展了船用碳纤维国产化研制及推广，成功应用于部分建造项目，打破了高端碳纤维进口材料在国产高速客船的技术垄断局面。
广东中威复合材料有限公司是广州公司碳纤维船舶项目的建造方，也是国内第一家使用碳纤维材料制造 40 米以上级别高速客船的船企。该工艺需用到 T700 级别的碳纤维材料配套乙烯基酯树脂，但国内此强度级别的碳纤维基本都是配套环氧树脂，需加热加压后固化。因此，中威公司只能一直依赖进口国外碳纤维及树脂。物料供应的稳定性及周期难以保证，成本高是国内发展大型碳纤维船舶的“堵点”。
在广州公司的大力推动下，2023 年 6 月 9 日，广州公司与中国船舶集团旗下第七二五研究所、中威公司共同签订了《船用碳纤维国产化研发及推广项目合作框架协议》。作为船用复合材料的主要研发机构，七二五所是国内最早开展船用复合材料研究的单位，四十多年来承担了大量的船用复合材料研究和开发工作，主编或参与编写国家标准及行业标准 20 余项。随着七二五所的加入，三方也搭建起了高端国产碳纤维织物复合材料在高速客船示范应用的“铁三角”。
研发团队围绕 T700 级碳纤维复合材料国产化，通过碳纤维高性能编织技术、碳纤维界面性能强化技术、高强抗冲击乙烯基酯树脂的研制、碳纤维复合材料综合性能评价、碳纤维复合材料成型工艺、典型舱段建造与考核评价等，实现了国产化替代的重大突破。
研究结果表明，自研国产碳纤维与树脂匹配后，性能与进口材料水平相当，相比于铝制船减重 20%以上，达到了船舶设计指标与建造工艺需求。其中，灌注型乙烯基酯树脂还优于进口。由于良好的工艺适应性，织物和树脂均已取得中国船级社（CCS）认证证书。
三方合作还形成了国产化织物和树脂产业化生产线的设计方案，突破了碳纤维织物和配套乙烯基酯树脂的批产工艺，对国产树脂和 5 种碳纤维编织物建立了企标，制定了过程工艺要点、控制点相关文件，确保产品性能稳定，满足供货需求。目前，自研国产碳纤维与树脂已成功应用于碳纤维高速客船上建或整船建造。
碳纤维在船舶领域的应用优势
提高船舶性能
增加航速。轻量化的船体可以降低船舶的阻力，提高船舶的航行速度。对于高速客船和游艇等对速度要求较高的船舶类型，碳纤维的应用可以显著提升其性能。例如，“新明珠 6”号采用碳纤维材料和混合动力系统，提高了船舶的航行速度，为乘客提供更加快捷的出行体验。
增强稳定性。碳纤维的高强度和高刚度可以提高船体的结构强度和稳定性。在恶劣的海洋环境中，船舶需要具备良好的抗风浪能力和稳定性，以确保乘客和货物的安全。碳纤维船体能够更好地抵抗海浪的冲击和扭曲，减少船体的振动和摇晃，提高船舶的舒适性和安全性。
降低能耗。轻量化的船体可以降低船舶的能耗，提高燃油效率。对于货船和油轮等大型船舶，降低能耗可以显著降低运营成本。此外，碳纤维的耐腐蚀性能可以减少船体的维护需求，进一步降低运营成本。
环保节能
降低船舶的能耗可以减少温室气体和污染物的排放，符合全球航运业向绿色、低碳转型的大趋势。碳纤维船舶的轻量化设计和高效的动力系统可以显著降低船舶的碳排放和污染物排放，为环境保护做出贡献。
同时，与传统的金属材料相比，碳纤维的生产能耗较低，且不会产生大量的废弃物和污染物。在船舶使用寿命结束后，碳纤维船体可以进行回收和再利用，减少对环境的影响，实现可持续发展。
提升舒适性和安全性
降低噪音和振动。碳纤维的高刚度和阻尼特性可以有效降低船体的噪音和振动。对于客船和游艇等注重舒适性的船舶类型，碳纤维的应用可以为乘客提供更加安静、舒适的乘坐环境。
提高防火性能。碳纤维具有良好的防火性能，可以在一定程度上提高船舶的安全性。与传统的木质和塑料材料相比，碳纤维不易燃烧，能够有效减少火灾的发生和蔓延。防火处理和涂层的使用，如 svt 防火织物等创新防火材料的使用，可提升传统复合材料在高温环境下的结构完整性和防火性能。
碳纤维助力开启绿色航运新时代
碳纤维作为一种高性能的材料，在船舶领域具有广阔的应用前景。其高强度、轻量化、耐腐蚀等特性，为船舶的性能提升、环保节能和舒适性提供了有力的支持。尽管目前碳纤维在船舶领域的应用还面临着成本较高、技术难度大等挑战，但随着技术创新和市场需求的增长，以及国内各方积极推进国产化进程，这些挑战将逐渐得到克服。未来，碳纤维有望在船舶领域得到更广泛的应用，开启绿色航运的新时代。（来源：荣格）
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