O papel aramida torna-se a principal força motriz do desenvolvimento aeroespacial.

Com o aumento das áreas de aplicação do papel de aramida, espera-se que o mercado de papel de aramida tenha boas perspectivas de desenvolvimento. De acordo com dados públicos de terceiros, o consumo de papel de aramida na China aumentou de 2.742 toneladas em 2017 para 4.215 toneladas em 2021, e espera-se que o consumo de papel de aramida na China atinja 12.357 toneladas em 2028. A estrutura em favo de mel é a melhor estrutura de suporte de carga na indústria aeroespacial e continuará presente no projeto estrutural de aeronaves e espaçonaves por muito tempo.

A fibra de aramida é chamada de "fibra de poliamida aromática". Ela possui excelentes propriedades, como ultra-alta resistência, alto módulo de elasticidade, alta resistência à temperatura, resistência a ácidos e álcalis e leveza. A fibra de aramida foi desenvolvida e comercializada com sucesso pela DuPont nos Estados Unidos na década de 1960. A fibra de aramida não será usada diretamente como produto final. Pelo menos, ela deve ser transformada em tecidos ou materiais compósitos correspondentes antes de ser usada. A categoria e o desempenho da fibra de aramida têm um impacto relativamente grande no desempenho do produto final. A fibra de aramida pode ser dividida em três tipos: orto-aramida, para-aramida (aramida 1414, PPTA) e meta-aramida (aramida 1313, PMTA). Entre elas, os produtos industrializados são principalmente meta-aramida e para-aramida. O papel de aramida feito de meta-aramida pura possui alta resistência, baixa deformação, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão química, retardância a chamas e excelentes propriedades de isolamento elétrico, sendo amplamente utilizado em defesa, aeroespacial, trens de alta velocidade e isolamento elétrico. A para-aramida possui propriedades abrangentes superiores à meta-aramida. Pode ser utilizada na indústria aeroespacial para a fabricação de cascos sólidos para motores de foguetes e materiais estruturais secundários para aeronaves de grande porte (como portas de cabine, janelas, peças relacionadas a asas, etc.), coletes à prova de balas, capacetes à prova de balas, roupas à prova de facadas e cortes, roupas para desarmamento de bombas, paraquedas de alta elasticidade, carrocerias de veículos à prova de balas, placas de blindagem, etc., na indústria de defesa.

Da fibra de aramida ao material de núcleo alveolar de aramida, são necessários uma série de processos de produção, como fabricação de papel e prensagem a quente. De acordo com o processo e o fluxo de produção, envolve principalmente papel de aramida, materiais de núcleo alveolar de aramida e outros produtos. O papel de aramida é um novo material de alto desempenho feito de fibra de aramida de qualidade de papel por meio de conformação úmida, acabamento em alta temperatura e outros processos. A DuPont desenvolveu com sucesso o papel de aramida na década de 1960. Devido às suas excelentes propriedades, como retardância inerente à chama, isolamento, resistência a altas temperaturas e alta resistência, tornou-se gradualmente um material essencial indispensável para o desenvolvimento de importantes indústrias e áreas, como defesa nacional, aeroespacial, energia elétrica, transporte ferroviário, novas energias e comunicações eletrônicas.

O favo de mel de aramida é uma estrutura biônica feita de papel de aramida por meio de uma série de processos complexos, como colagem, laminação, prensagem a quente, corte, estiramento, moldagem, imersão e cura. Possui a estrutura hexagonal de um favo de mel natural. É leve, de alta resistência, alto módulo, forte estabilidade estrutural e possui as vantagens de isolamento acústico, isolamento térmico e retardante de chamas. Pode ser usado como um material estrutural leve e de alta resistência (principalmente como material de núcleo) e aplicado em áreas-chave como aeroespacial, transporte ferroviário e defesa nacional. O material do núcleo do favo de mel de aramida tornou-se um importante material de redução de peso nas áreas aeroespacial, transporte ferroviário e outras áreas devido ao seu excelente desempenho. Ao mesmo tempo, combinado com pré-impregnado, ocupa uma posição importante no campo da absorção de ondas.

Absorventes com estrutura sanduíche tipo favo de mel, baseados em materiais de núcleo tipo favo de mel, são importantes absorvedores estruturais. Absorventes tipo sanduíche tipo favo de mel são utilizados principalmente na área de stealth de radar. São compostos por favos de mel de aramida impregnados com absorvedores e painéis transmissores de ondas, apresentando excelentes propriedades mecânicas e de absorção. Quanto aos absorvedores tipo sanduíche tipo favo de mel de aramida, suas propriedades de absorção dependem principalmente das especificações e dimensões dos próprios favos e do sistema de cola de impregnação. Atualmente, os absorvedores tipo sanduíche tipo favo de mel de aramida podem formar uma forte absorção na faixa de frequência de 0 a 18 GHz.

Os produtos da série de papel meta-aramida são utilizados principalmente na área de isolamento elétrico, com uma pequena quantidade sendo utilizada na área de materiais para núcleos alveolares. Atualmente, o papel de aramida é o mais utilizado em meu país, principalmente em transformadores. Ao mesmo tempo, com a eletrificação das ferrovias em meu país e a construção em larga escala de metrôs e trens leves urbanos, requisitos mais rigorosos foram impostos para equipamentos relacionados a trens de alta velocidade, incluindo transformadores de tração de alta potência.

Os produtos da série de papel para-aramida são utilizados principalmente na área de materiais para núcleos alveolares. Em comparação com os materiais para núcleos alveolares feitos de papel meta-aramida, as propriedades mecânicas abrangentes dos materiais para núcleos alveolares feitos de papel para-aramida são significativamente melhoradas em comparação com os materiais para núcleos alveolares de papel meta-aramida. Sua resistência é cinco vezes maior que a do aço da mesma qualidade, mas sua densidade é apenas um quinto da do aço. No entanto, devido ao seu alto custo, é geralmente utilizado na área de materiais para núcleos alveolares com requisitos de resistência mais elevados.

2. Principais cenários de aplicação de materiais de núcleo de favo de mel de aramida
Área da aviação: Após a combinação dos materiais do núcleo alveolar de papel aramida com painéis para formar uma estrutura sanduíche, eles podem ser usados como uma das formas estruturais ideais e são amplamente utilizados no campo da aviação. As principais peças de aplicação incluem flaps, ailerons, bordas de ataque verticais da cauda, lemes, canards, fuselagens, pás, radomes, painéis de parede, portas, pisos e outras peças, bem como peças de alta rigidez e suporte de carga secundário de aeronaves. Como o material de núcleo preferido para estruturas sanduíche alveolares compostas de aeronaves, ele pode reduzir a massa estrutural da aeronave e alcançar transmissão de ondas, redução de ruído e desempenho de isolamento térmico de componentes funcionais. De acordo com as estatísticas, existem mais de 280 painéis alveolares Nomex nas aeronaves domésticas Z-9, cobrindo cerca de 80% de toda a aeronave. Os painéis alveolares do caça F-111 dos EUA representam mais de 90% de toda a área externa. O C919 utiliza um grande número de materiais de núcleo alveolar em várias partes da aeronave para atender à necessidade de redução de peso. A demanda por materiais de núcleo de favo de mel de aramida para um único voo deve ser superior a 10 milhões de yuans.

Campo de navios: Estruturas sanduíche em formato de favo de mel podem não apenas reduzir o peso de navios vazios, melhorar a manobrabilidade e a resistência ao impacto, mas também aumentar significativamente a resistência à corrosão e a capacidade de "furtividade" dos navios. Nos últimos anos, marinhas de diversos países também têm utilizado materiais sanduíche em formato de favo de mel em superestruturas como cabines de convés, anteparas e tetos de aeronaves de navios de superfície, a fim de melhorar o desempenho geral dos navios em todos os aspectos. O navio da Guarda Costeira dos EUA utiliza estrutura em formato de favo de mel Nomex para substituir placas de amianto, o que não apenas reduz o peso do navio em mais de 9 toneladas, como também elimina os riscos potenciais causados pelo amianto. A decoração interior do porta-aviões Liaoning utiliza mais de 100.000 metros quadrados de chapas de aramida, com um preço de 1.500 a 2.000 yuans por metro quadrado. Sabe-se que os principais institutos de pesquisa da China Shipbuilding Industry Corporation começaram a utilizar chapas de aramida em formato de favo de mel em projetos de decoração de interiores de navios leves.

Área de trânsito ferroviário: Materiais de aramida podem reduzir efetivamente o consumo de energia e o ruído de trens de alta velocidade. Eles têm sido usados em painéis laterais, painéis de teto, assentos, divisórias, bagageiros e painéis de claraboia de veículos ferroviários de alta velocidade para reduzir o peso do veículo e aumentar a velocidade do trem. Unidades de medida de energia (EMUs) com velocidades acima de 200 quilômetros por hora precisam usar uma grande quantidade de materiais alveolares de papel de aramida. A Fábrica de Carros de Passageiros de Changchun CRH-5 EMU recomenda o uso de materiais alveolares de aramida como materiais de estrutura sanduíche para trens de alta velocidade, com uma demanda anual de materiais alveolares de aramida de 10 a 15 mm de 50.000 metros quadrados. Além disso, novos modelos, como EMUs padrão, vagões-leito e vagões de piso baixo de nova energia, também usam estruturas alveolares de aramida no design de interiores para atender às necessidades de leveza e conforto.

Além disso, os materiais do núcleo de favo de mel de papel aramida também podem ser usados na fabricação de pás de turbinas eólicas, navios e iates, barcos de corrida, esquis, trailers e outros produtos.

Atualmente, a capacidade global de produção de fibras de aramida é de cerca de 140.000 a 150.000 toneladas, das quais mais de 50.000 toneladas são de fibras de meta-aramida e 90.000 a 100.000 toneladas são de fibras de para-aramida. Cerca de 60% das fibras de meta-aramida são utilizadas na China em aplicações de filtragem industrial de baixo custo, e apenas cerca de 10% são utilizadas em materiais de isolamento de alta qualidade e núcleos alveolares. A fibra de para-aramida representa 40% do uso na China para reforço de fibras ópticas. 20% são utilizados em proteção à prova de balas, capacetes militares à prova de balas, luvas, etc. 20% são utilizados na indústria de borracha automotiva e 20% em materiais compósitos.

Papel de aramida: Segundo estatísticas, a capacidade nominal de produção de papel de aramida no mundo é de cerca de 20.000 toneladas/ano, e a capacidade efetiva de produção é de cerca de 12.000 toneladas/ano. A demanda global por papel de aramida é de cerca de 10.000 toneladas/ano, e a DuPont ocupa a maior fatia de mercado. De acordo com dados compilados pelo CITIC Securities Research Institute, o papel de aramida no mundo é usado principalmente para isolamento elétrico e materiais de núcleo alveolar, representando 64% e 34%, respectivamente. Comparando a estrutura de consumo global, 90,76% da demanda de papel de aramida do meu país em 2020 veio de isolamento elétrico, enquanto o consumo de materiais estruturais alveolares e outros materiais compósitos representa apenas 9,24%.

Atualmente, a principal fabricante nacional de papel de aramida é a Minshida. A Minshida é a primeira fabricante de papel de aramida na China. Atualmente, sua participação no mercado global de produtos de papel de aramida ocupa o segundo lugar, atrás apenas da DuPont nos Estados Unidos.

De acordo com o cálculo de que um pedaço de papel de aramida de 100 kg pode ser transformado em 3 metros cúbicos de materiais de núcleo de favo de mel, a capacidade teórica de produção de favos de mel de aramida no mundo pode chegar a 2,04 milhões de metros cúbicos, e a capacidade teórica de produção de favos de mel de aramida no mercado chinês pode chegar a 240.000 metros cúbicos. Os materiais de núcleo de favo de mel de aramida correspondentes à capacidade efetiva de produção são de cerca de 54.000 metros cúbicos.

Atualmente, o principal fabricante nacional de materiais para núcleos de colmeia de aramida é a AVIC Composites. A produção de colmeia da AVIC Composites é distribuída principalmente em Pequim e Nantong. Entre elas, a linha de produção de colmeia de grande porte de Nantong possui um nível avançado internacionalmente e um alto grau de automação. Seus produtos são destinados principalmente ao setor de aviação civil e principalmente a clientes de comércio exterior, como Airbus, Boeing e Yaqi.

Nos últimos anos, meu país tem continuado a aumentar seu apoio político a materiais de fibra de aramida e papel de aramida. Em particular, o rápido desenvolvimento das indústrias de trens de alta velocidade, fabricação de aeronaves nacionais, porta-aviões e outros equipamentos do meu país nos últimos anos impulsionou o desenvolvimento de papel isolante de aramida e materiais de núcleo alveolar de papel de aramida.

Com o aumento das áreas de aplicação do papel de aramida, espera-se que o mercado de papel de aramida tenha boas perspectivas de desenvolvimento. De acordo com dados públicos de terceiros, o consumo de papel de aramida na China aumentou de 2.742 toneladas em 2017 para 4.215 toneladas em 2021, e deve atingir 12.357 toneladas em 2028. A estrutura em favo de mel é a melhor estrutura de suporte de carga na indústria aeroespacial e continuará presente no projeto estrutural de aeronaves e espaçonaves por muito tempo.