Новые материалы революционизируют аэрокосмическую отрасль, нефтехимию и автомобилестроение — повышают качество продукции и нашу безопасность.

РБК

Современные материалы / Рыночный расклад

Композиция глобальной индустрии

Новые материалы революционизируют аэрокосмическую отрасль, нефтехимию и автомобилестроение — повышают качество продукции и нашу безопасность.

Текст Илья Носырев

Модель для сборки

Современные композиционные материалы порой состоят из слоев разных веществ толщиной всего в несколько молекул. Без композитов невозможны многие отрасли современной промышленности. Так, трудно представить аэрокосмическую отрасль без углеволокна — материала, состоящего из углеродных нитей микроскопического диаметра. Прочность и сопротивление, которыми обладают материалы на основе углеродных волокон, в несколько раз превышают аналогичные характеристики металлов — алюминия и стали. К 2020 году мировой рынок углепластиков для авиации, по оценкам ОКБ «Сухого», вырастет до 54 тыс. т и в денежном выражении составит около $16 млн. Применяется углеволокно также в строительстве дорог и мостов: усиление несущих железобетонных конструкций позволяет повысить срок службы мостов в полтора-два раза. «Строительство сложно представить без композиционных материалов хотя бы потому, что формально композитами являются все армированные материалы. Современные строительные композиты отличаются от традиционных композитных материалов главным образом микроскопическим масштабом композиции и применением синтетических веществ», — говорит ведущий архитектор-конструктор компании Современные материалы Рыночный расклад «Городище» Михаил Садыков. Мировая промышленность «распробовала» углеволокно относительно недавно — в середине двухтысячных спрос стал расти такими темпами, что цены подскочили до $150 за фунт. Сейчас цена, по данным производителя углеволокна — компании Zoltek, опустилась до $10 за фунт и продолжает снижаться.

Зачастую композиты строятся именно из волокна, служащего своего рода каркасом, и связующего вещества. В стеклопластиках стеклянные волокна погружены в раствор из термореактивных полимеров: такое сочетание позволяет получать плиты и трубы с прочностью, как у стали, и теплопроводностью, как у дерева, защищающих транспортируемое вещество от холода почвы. Крупнейшим потребителем этого класса материалов является нефтегазовая отрасль — сейчас для ее нужд в США используется 55% стеклопластиковых труб (СПТ); впрочем, такие трубы применяются даже в городской канализации. Между тем другие нефтеносные державы обновляют трубы стремительными темпами: по данным НПП «Завод стеклопластиковых труб», в Казахстане и на Ближнем Востоке доля СПТ составляет 3–5%, а в Аргентине — 20% от всех новых закупок.

К композитные материалам относятся и компаунды — широко применяемые в электронике полимерные смолы. Заливая компаундом электрические цепи, производители техники страхуют свои устройства от возгорания и взрывов. Компаунды на основе эпоксидных смол также используются для того, чтобы защитить устройства от вибрации и удара; зачастую при их помощи элементы конструкции и вовсе собираются в единое целое. Объем мирового рынка компаундов, по данным исследовательской компании Markets & Markets, составляет сейчас $8,04 млрд.

Применяются повсеместно

Рынок композитов растет стремительно, и объяснение этому — востребованность новых материалов крупными отраслями промышленности. Согласно прогнозу Markets & Markets, мировой рынок композитов, объем которого составляет $69,5 млрд, к 2021 году вырастет до $105 млрд. Стремительно растущая доля Азии выведет регион в лидеры: на его долю будет приходиться приблизительно 50,7% композитов. Нынешний лидер — Северная Америка — окажется на втором месте с долей 28,9%.

Одной из самых перспективных отраслей для внедрения композитов выступает автомобилестроение: например, всего за четыре ближайших года, согласно прогнозу Markets & Markets, объем рынка композитов для него вырастет до $11,26 млрд. Революционные материалы, позволяющие снизить вес машины и повысить долговечность салона, применяются при производстве сидений, дверей, приборной панели, для отделки салона и т.п. Заметно повышают спрос на композиты законодательные требования к энергоэффективности автомобилей, рост цен на топливо, а также наметившийся переход от бензиновых машин к электромобилям, ведь от веса последних напрямую зависит, на сколько будет хватать заряда в аккумуляторах. Аналитики компании HC Composite подсчитали, что снижение веса автомобиля на 30% позволяет снизить выбросы углекислого газа в атмосферу на 16%. Сейчас такие автогиганты, как Daimler, GM и Ford, планируют снизить массу своих новых машин на 10–15%.

Спрос на композитные материалы в одной из крупнейших аэрокосмиче­ских отраслей мира — американской — растет на 10,2% в год. В новейших моделях самолетов композиты применяются почти на четверть чаще, чем в тех, которые были введены в эксплуатацию в начале двухтысячных: например, детали самолета Boeing 787 Dreamliner по объему на 80% и по весу на 50% состоят из композиционных материалов. Здесь действуют те же соображения экономии, что и в случае с автомобилями: снижение веса самолета всего на один килограмм ведет к экономии $2–4 тыс. в год на протяжении всего срока эксплуатации воздушного судна в основном за счет топлива.

Распутье с одной дорогой

В России до сих пор не ясно, по какому из трех разработанных Минпром­ торгом сценариев развития отечественного рынка композитов к 2020 году в действительности движется отрасль. Инерционный сценарий предполагает объем рынка в размере 30 млрд руб., базовый — 120 млрд руб., целевой — 223 млрд руб. Задачи поставлены сложные, почти невыполнимые: базовый сценарий предусматривает наращивание производственных мощностей в пять раз, целевой — в 12.

Наиболее перспективные направления развития отрасли — инженерные пластики, покрытия для трубопроводов, клеи-расплавы и термоэласто­пласты. Среди конкурентных преимуществ российских термопластичных компаундов — экономичность по сравнению с зарубежными композитами и более низкие логистические риски. Сейчас, по данным компании «Полипластик», объем рынка термопластичных компаундов в России составляет около 290 тыс. т. Из этого объема 70% приходится на отечественное производство, и все-таки отрасль в целом импортозависима — она не может обойтись не только без зарубежного сырья, но и без западных техноло­гий. Импорт используемых в производстве компаундов добавок и напол­нителей ставит порог дальнейшему снижению цен, что делает развитие отрасли проблемным. За 2015 год рынок не вырос совсем, в дальнейшем может даже серьезно сократиться.

Кризис в строительной отрасли повлек за собой стагнацию спроса на композитные материалы. И это в тот период, когда государство нако­нец утвердило многие важные стандарты использования композитов в строительстве. «Когда мы представили наш первый инновационный продукт — базальтопластиковые стержни, позволяющие улучшить теплоизоляционные свойства трехслойных панелей, в России еще не существовало стандартов строительства и проектирования для композитной арматуры и гибких связей, — рассказывает генеральный директор компании «Гален» Валерий Гуринович. — С помощью взявшей нас под свою эгиду компа­нии «Роснано» нам удалось внести вклад в изменение ГОСТов и СНиПов строительной отрасли в нашей стране». Теперь использовать композиты в строительстве стало намного проще, и востребованность их растет, поскольку применение таких материалов экономически выгодно для самих застройщиков.

Любопытно, что самые современные, обладающие поистине фантастическими возможностями композиты пока не востребованы промышленно­стью ни в России, ни в мире. «На рынке представлено множество компо­зитов, но с отставанием от науки на несколько десятков лет, — говорит Михаил Садыков. — Для экономического эффекта и снижения рисков предпочтение отдают материалам, которые сертифицированы государ­ством и представлены на конкурентной основе». По словам эксперта, широкое распространение получают не те материалы, которые имеют исключительные свойства, а те, которые дешевле своих аналогов благода­ря укрупнению и оптимизации производства. По-настоящему прорывные технологии остаются невостребованными, и это дает шанс для роста инновационных компаний, работающих над их удешевлением и совершенствованием.

Фото: Getty Images Russia

Композит от Коко Шанель

Первый в мире полимерный композит бакелит появился в 1909 году. В 1950-е годы он уступил лидерство композитам из других пластмасс, но навечно остался в бижутерии от Коко Шанель и дизайнерских безделушках отца-основателя коммерческого поп-арта Энди Уорхолла, ставших привычными раритетами на аукционах, где стоят больших денег. В том числе потому, что легко проверить их аутентичность: химический состав бакелита непрерывно менялся, причем у разных производителей по-разному. Достаточно микропробы, чтобы установить место и время создания предмета из него с точностью до года.

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

«Дорожная карта будущего» «Дорожная карта будущего»

Как страны будут разрабатывать устойчивое авиационное топливо

РБК
Русско-американские отношения в XIX веке. Часть 2 Русско-американские отношения в XIX веке. Часть 2

Какими были отношения США и России накануне войны между Севером и Югом

Наука и техника
«Двойка» за хорошее поведение «Двойка» за хорошее поведение

BMW M2 Gran Coupe: баварское купе, которое на самом деле седан

Автопилот
Монеты в восточной пыли Монеты в восточной пыли

Важным источником наших знаний об античной истории являются монеты

Знание – сила
Керосиновая история Керосиновая история

Жизнь в послевоенном социализме делится на «время керосина» и «время газа»

Знание – сила
Лингвистические фантомы Лингвистические фантомы

Как в русском языке появляются псевдоанглицизмы

Наука и жизнь
Созданы в России Созданы в России

Доля семян российской селекции в посевах приблизилась к 68%

Агроинвестор
Учимся понимать наши растения Учимся понимать наши растения

Легко прочитать, как именно надо ухаживать за цветком, но почему именно так?

Наука и жизнь
Ушедшее в народ Ушедшее в народ

Как сон мастера картонажа прославил духов Мексики?

Вокруг света
Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса

Почему существует Вселенная? Почему существует мир, почему в нем есть мы?

Знание – сила
Искоренить фальсификат Искоренить фальсификат

Методики проверки, испытаний, идентификации продукции нужно совершенствовать

Агроинвестор
Чёрная дыра по соседству? Чёрная дыра по соседству?

Может ли рядом с нами находится еще одна сверхмассивная чёрная дыра?

Наука и жизнь
Лидеры немного замедлились Лидеры немного замедлились

Топ-25 игроков увеличили выпуск комбикормов на 2,8%

Агроинвестор
Техпарад Техпарад

Выстрел «Авророй», космос на 3D-принтере и тактильные виртуальные переживания

ТехИнсайдер
Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня? Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня?

Зачем каждому гражданину нужно выработать у себя привычку делать сбережения?

Наука и техника
Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау

«Научный» креационизм. Мифы и предубеждения

Наука и техника
Система Юпитера: Ганимед и Каллисто Система Юпитера: Ганимед и Каллисто

Что делает Ганимед и Каллисто очень интересными космическими телами?

Наука и техника
Зажигаем звезды Зажигаем звезды

Подборка историй о людях, которые двигают прогресс небывалым

ТехИнсайдер
«Сейчас период повышения внутренней эффективности» «Сейчас период повышения внутренней эффективности»

Дмитрий Фосман — о перспективах развития экспорта и работе по привлечению кадров

Агроинвестор
Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели Гладкая мускулатура самолета – электродвигатели

Как выглядят авиационные электродвигатели, где установлены и как управляются?

Наука и техника
Возвращение гребного колеса Возвращение гребного колеса

Первые упоминания о гребном колесе относятся еще к древнейшим временам...

Наука и техника
Десять цветов Десять цветов

Самые древние и почитаемые традиционные ремесла – часть культурного кода Мьянмы

Вокруг света
Островский – революция в русском театре Островский – революция в русском театре

Гончаров, известный трилогией на букву «О», был интересным и метким критиком

Знание – сила
Сошедший с орбиты Сошедший с орбиты

Как австралийцы изобрели «орбитальный» двигатель внутреннего сгорания

Наука и жизнь
Бурялом Бурялом

Перед ним появилась огромная голова зверя с вытянутой мордой и острыми ушами...

Наука и жизнь
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
Индейка на взлете Индейка на взлете

Российское производство мяса индейки выросло почти на 4%

Агроинвестор
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Одной из тем обсуждения в научной фантастике ХХ века была космическая экспансия

Наука и жизнь
Когда медицинские практики прошлого у нас в крови… Когда медицинские практики прошлого у нас в крови…

На протяжении почти 2000 лет для лечения болезней использовалось кровопускание

Знание – сила
Аграрный PR как часть стратегии развития компании Аграрный PR как часть стратегии развития компании

Какие эффективные инструменты маркетинговых коммуникаций используют в 2025 году

Агроинвестор
Открыть в приложении