Kertas aramid menjadi kekuatan pendorong utama pengembangan industri kedirgantaraan.

Dengan meningkatnya aplikasi kertas aramid, pasar kertas aramid diperkirakan memiliki prospek perkembangan yang baik. Menurut data publik pihak ketiga, konsumsi kertas aramid Tiongkok telah meningkat dari 2.742 ton pada tahun 2017 menjadi 4.215 ton pada tahun 2021, dan konsumsi kertas aramid Tiongkok diperkirakan akan mencapai 12.357 ton pada tahun 2028. Struktur sarang lebah merupakan struktur penahan beban terbaik di bidang kedirgantaraan dan akan tetap ada dalam desain struktur pesawat terbang dan wahana antariksa untuk waktu yang lama.

Serat aramid disebut "serat poliamida aromatik". Serat ini memiliki sifat-sifat unggul seperti kekuatan ultra-tinggi, modulus tinggi, tahan suhu tinggi, tahan asam dan alkali, serta ringan. Serat aramid berhasil dikembangkan dan dikomersialkan oleh DuPont di Amerika Serikat pada tahun 1960-an. Serat aramid tidak akan langsung digunakan sebagai produk akhir. Setidaknya, serat ini harus diolah menjadi kain atau material komposit yang sesuai sebelum dapat digunakan. Kategori dan kinerja serat aramid memiliki dampak yang relatif besar terhadap kinerja produk akhir. Serat aramid dapat dibagi menjadi tiga jenis: orto-aramid, para-aramid (aramid 1414, PPTA), dan meta-aramid (aramid 1313, PMTA). Di antara ketiganya, produk industri utamanya adalah meta-aramid dan para-aramid. Kertas aramid yang terbuat dari meta-aramid murni memiliki kekuatan tinggi, deformasi rendah, tahan suhu tinggi, tahan korosi kimia, tahan api, dan sifat insulasi listrik yang sangat baik, serta banyak digunakan dalam pertahanan, kedirgantaraan, kereta api berkecepatan tinggi, dan insulasi listrik. Para-aramid memiliki sifat komprehensif yang lebih baik daripada meta-aramid. Para-aramid dapat digunakan dalam industri kedirgantaraan untuk memproduksi cangkang mesin roket padat untuk rudal dan material struktural sekunder untuk pesawat besar (seperti pintu kabin, jendela, komponen sayap, dll.), rompi antipeluru, helm antipeluru, pakaian antitusuk dan antipotong, pakaian penjinak bom, parasut elastisitas tinggi, bodi mobil antipeluru, pelat baja, dll. dalam industri pertahanan.

Dari serat aramid hingga material inti sarang lebah aramid, diperlukan serangkaian proses produksi seperti pembuatan kertas dan pengepresan panas. Berdasarkan proses dan alur produksinya, produk-produk tersebut terutama meliputi kertas aramid, material inti sarang lebah aramid, dan produk lainnya. Kertas aramid adalah material baru berkinerja tinggi yang terbuat dari serat aramid kualitas kertas melalui proses pembentukan basah, penyelesaian suhu tinggi, dan proses lainnya. DuPont berhasil mengembangkan kertas aramid pada tahun 1960-an. Berkat sifat-sifatnya yang unggul seperti tahan api, insulasi, tahan suhu tinggi, dan kekuatan tinggi, kertas aramid secara bertahap menjadi material kunci yang sangat diperlukan untuk pengembangan industri dan bidang penting seperti pertahanan negara, kedirgantaraan, tenaga listrik, transportasi kereta api, energi baru, dan komunikasi elektronik.

Sarang lebah aramid adalah struktur bionik yang terbuat dari kertas aramid melalui serangkaian proses kompleks seperti perekatan, laminasi, pengepresan panas, pemangkasan, peregangan, pembentukan, pencelupan, dan pengeringan. Sarang lebah aramid memiliki struktur heksagonal sarang lebah alami. Ringan, berkekuatan tinggi, modulus tinggi, stabilitas struktural yang kuat, dan memiliki keunggulan insulasi suara, insulasi panas, dan tahan api. Sarang lebah aramid dapat digunakan sebagai material struktural ringan dan berkekuatan tinggi (terutama sebagai material inti) dan diaplikasikan di bidang-bidang utama seperti kedirgantaraan, transportasi kereta api, dan pertahanan nasional. Material inti sarang lebah aramid telah menjadi material pengurang berat yang penting di bidang kedirgantaraan, transportasi kereta api, dan bidang lainnya karena kinerjanya yang luar biasa. Bersamaan dengan itu, dikombinasikan dengan prepreg, sarang lebah aramid menempati posisi penting dalam bidang penyerapan gelombang.

Penyerap struktur sandwich sarang lebah yang berbahan dasar inti sarang lebah merupakan penyerap struktural yang penting. Penyerap sandwich sarang lebah terutama digunakan dalam bidang radar siluman. Penyerap ini terdiri dari sarang lebah aramid yang diimpregnasi dengan peredam dan panel pemancar gelombang, serta memiliki sifat mekanik dan daya serap yang sangat baik. Sedangkan untuk penyerap sandwich sarang lebah aramid, daya serapnya terutama bergantung pada spesifikasi dan dimensi sarang lebah itu sendiri serta sistem perekat impregnasinya. Saat ini, penyerap sandwich sarang lebah aramid dapat membentuk daya serap yang kuat pada pita frekuensi 0-18GHz.

Produk seri kertas meta-aramid terutama digunakan di bidang isolasi listrik, dan sebagian kecil digunakan di bidang material inti sarang lebah. Saat ini, kertas aramid paling banyak digunakan di negara saya, terutama di bidang transformator. Bersamaan dengan itu, dengan elektrifikasi perkeretaapian di negara saya dan pembangunan kereta bawah tanah perkotaan dan kereta ringan berskala besar, persyaratan yang lebih tinggi telah diajukan untuk peralatan terkait kereta api berkecepatan tinggi, termasuk transformator traksi berdaya tinggi.

Produk seri kertas para-aramid terutama digunakan di bidang material inti sarang lebah. Dibandingkan dengan material inti sarang lebah yang terbuat dari kertas meta-aramid, sifat mekanik komprehensif material inti sarang lebah yang terbuat dari kertas para-aramid meningkat secara signifikan dibandingkan dengan material inti sarang lebah kertas meta-aramid. Kekuatannya 5 kali lipat baja dengan kualitas yang sama, tetapi densitasnya hanya seperlima baja. Namun, karena harganya yang tinggi, umumnya digunakan di bidang material inti sarang lebah dengan persyaratan kekuatan yang lebih tinggi.

2. Skenario aplikasi utama bahan inti sarang lebah aramid
Bidang penerbangan: Setelah bahan inti sarang lebah kertas aramid dikombinasikan dengan panel untuk membentuk struktur sandwich, mereka dapat digunakan sebagai salah satu bentuk struktural yang ideal dan banyak digunakan dalam bidang penerbangan. Bagian aplikasi utama termasuk flap, aileron, tepi depan ekor vertikal, kemudi, canard, badan pesawat, bilah, radom, panel dinding, pintu, lantai dan bagian lainnya, serta bagian kekakuan besar dan bagian penahan beban sekunder pesawat. Sebagai bahan inti yang disukai untuk struktur sandwich sarang lebah komposit pesawat, dapat mengurangi massa struktural pesawat dan mencapai transmisi gelombang, pengurangan kebisingan dan kinerja insulasi panas dari komponen fungsional. Menurut statistik, ada lebih dari 280 panel sarang lebah Nomex di pesawat Z-9 domestik, yang mencakup sekitar 80% dari seluruh pesawat. Panel sarang lebah dari pesawat tempur F-111 AS mencakup lebih dari 90% dari seluruh area eksternal. C919 menggunakan sejumlah besar bahan inti sarang lebah di beberapa bagian pesawat untuk memenuhi kebutuhan pengurangan berat. Permintaan bahan inti sarang lebah aramid untuk satu penerbangan diperkirakan lebih dari 10 juta yuan.

Bidang kapal: Struktur sandwich sarang lebah tidak hanya dapat mengurangi berat kapal kosong, meningkatkan kemampuan manuver dan ketahanan benturan kapal, tetapi juga meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan "siluman" kapal secara signifikan. Dalam beberapa tahun terakhir, angkatan laut berbagai negara juga telah menggunakan material sandwich sarang lebah untuk bangunan atas seperti rumah geladak, sekat, dan langit-langit pesawat kapal permukaan guna meningkatkan kinerja kapal secara komprehensif di segala aspek. Kapal pemotong Penjaga Pantai AS menggunakan struktur sarang lebah Nomex untuk menggantikan papan asbes, yang tidak hanya mengurangi berat kapal pemotong lebih dari 9 ton, tetapi juga menghilangkan potensi bahaya yang disebabkan oleh asbes. Dekorasi interior kapal induk Liaoning menggunakan lebih dari 100.000 meter persegi lembaran aramid, dengan harga 1.500-2.000 yuan per meter persegi. Diketahui bahwa lembaga penelitian utama dari China Shipbuilding Industry Corporation telah mulai menggunakan lembaran sarang lebah aramid sebagai proyek dekorasi interior kapal ringan.

Bidang angkutan kereta api: Material aramid dapat secara efektif mengurangi konsumsi energi dan kebisingan kereta api berkecepatan tinggi. Material ini telah digunakan pada panel samping, panel atap, kursi, partisi, rak bagasi, dan panel skylight kereta api berkecepatan tinggi untuk mengurangi bobot kendaraan dan meningkatkan kecepatan kereta. KRL dengan kecepatan di atas 200 kilometer per jam membutuhkan penggunaan material sarang lebah kertas aramid dalam jumlah besar. Pabrik Kereta Penumpang Changchun CRH-5 EMU merekomendasikan penggunaan material sarang lebah aramid sebagai material struktur sandwich untuk kereta api berkecepatan tinggi, dengan kebutuhan material sarang lebah aramid setebal 10-15 mm per tahun untuk 50.000 meter persegi. Selain itu, model-model baru seperti KRL standar, gerbong tidur, dan gerbong berlantai rendah energi baru juga menggunakan struktur sarang lebah aramid dalam desain interior untuk memenuhi kebutuhan bobot dan kenyamanan yang ringan.

Selain itu, bahan inti sarang lebah kertas aramid juga dapat digunakan dalam pembuatan bilah turbin angin, kapal dan yacht, perahu balap, ski, RV, dan produk lainnya.

Saat ini, kapasitas produksi serat aramid global sekitar 140.000-150.000 ton, dengan lebih dari 50.000 ton berupa serat meta-aramid dan 90.000-100.000 ton berupa serat para-aramid. Serat meta-aramid di Tiongkok, sekitar 60% digunakan untuk bidang filtrasi industri kelas bawah, dan hanya sekitar 10% yang digunakan untuk insulasi kelas atas dan material inti sarang lebah. Serat para-aramid, 40% digunakan untuk penguatan serat optik di Tiongkok. 20% digunakan untuk pelindung antipeluru, helm antipeluru militer, sarung tangan, dll. 20% digunakan untuk industri karet otomotif, dan 20% digunakan untuk material komposit.

Kertas aramid: Menurut statistik, kapasitas produksi nominal kertas aramid dunia sekitar 20.000 ton/tahun, dan kapasitas produksi efektif sekitar 12.000 ton/tahun. Permintaan global untuk kertas aramid sekitar 10.000 ton/tahun, dengan pangsa pasar utama dipegang oleh DuPont. Menurut data yang dikumpulkan oleh CITIC Securities Research Institute, kertas aramid dunia terutama digunakan untuk insulasi listrik dan material inti sarang lebah, masing-masing mencapai 64% dan 34%. Sebagai tolok ukur struktur konsumsi global, 90,76% permintaan kertas aramid Tiongkok pada tahun 2020 berasal dari insulasi listrik, sementara konsumsi material struktur sarang lebah dan material komposit lainnya hanya mencapai 9,24%.

Saat ini, produsen kertas aramid domestik utama adalah Minshida. Minshida adalah produsen kertas aramid pertama di Tiongkok. Saat ini, pangsa pasar global produk kertas aramidnya berada di peringkat kedua, setelah DuPont di Amerika Serikat.

Menurut perhitungan, dari selembar kertas aramid seberat 100 kg dapat dibuat menjadi 3 meter kubik bahan inti sarang lebah, maka kapasitas produksi teoritis sarang lebah aramid di dunia dapat mencapai 2,04 juta meter kubik, sedangkan kapasitas produksi teoritis sarang lebah aramid di pasaran Tiongkok dapat mencapai 240.000 meter kubik. Kapasitas produksi efektif bahan inti sarang lebah aramid adalah sekitar 54.000 meter kubik.

Saat ini, produsen utama bahan inti sarang lebah aramid dalam negeri adalah AVIC Composites. Produksi sarang lebah AVIC Composites sebagian besar didistribusikan di Beijing dan Nantong. Di antara kedua kota tersebut, lini produksi sarang lebah berukuran besar di Nantong memiliki tingkat otomatisasi yang tinggi dan berstandar internasional. Produk-produknya terutama untuk bidang pesawat terbang sipil, dan terutama untuk pelanggan perdagangan luar negeri seperti Airbus, Boeing, dan Yaqi.

Dalam beberapa tahun terakhir, negara saya terus meningkatkan dukungan kebijakannya terhadap material serat aramid dan kertas aramid. Khususnya, perkembangan pesat kereta api berkecepatan tinggi, manufaktur pesawat terbang domestik, kapal induk, dan industri manufaktur peralatan lainnya di negara saya dalam beberapa tahun terakhir telah mendorong pengembangan kertas insulasi aramid dan material inti sarang lebah kertas aramid.

Dengan meningkatnya aplikasi kertas aramid, pasar kertas aramid diperkirakan memiliki prospek perkembangan yang baik. Menurut data publik pihak ketiga, konsumsi kertas aramid Tiongkok telah meningkat dari 2.742 ton pada tahun 2017 menjadi 4.215 ton pada tahun 2021, dan diperkirakan akan mencapai 12.357 ton pada tahun 2028. Struktur sarang lebah merupakan struktur penahan beban terbaik di bidang kedirgantaraan dan akan tetap ada dalam desain struktur pesawat terbang dan wahana antariksa untuk waktu yang lama.