Der Entwickler von Hochleistungskohlenstoffmaterialien "Zhongxin Xintan" hat die Serie-A-Finanzierungsrunde abgeschlossen und die skalierbare und stabile Herstellung von Zwischenphasenpech realisiert. | Erstveröffentlichung von 36Kr

Text | Zhang Bingbing

Bearbeitung | A Zhi

36Kr hat erfahren, dass Zhongxin New Carbon (Xiamen) Material Technology Co., Ltd. (im Folgenden „Zhongxin New Carbon“ genannt) den Abschluss der Serie-A-Finanzierungsrunde bekannt gegeben hat. Der Investor dieser Runde ist Xiamen High-tech Innovation Angel Venture Capital Co., Ltd. Diese Finanzierung wird hauptsächlich zur Erweiterung der Produktionskapazität, für die technologische Forschung und Entwicklung, für die Marktförderung sowie für den Bau von kontinuierlichen Langfaserproduktionslinien verwendet werden, und um die Anwendung ihrer Produkte in militärischen und zivilen Bereichen weiter auszubauen. 

„Zhongxin New Carbon“ wurde 2022 gegründet und ist ein innovatives Unternehmen, das sich auf die Forschung und Produktion von Hochleistungs-Kohlenstoffmaterialien spezialisiert hat. Die Hauptprodukte umfassen mesophase Pech, mesophase Pech-basierte Kohlenstofffasern, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe usw. Es hat die großflächig stabile Herstellung von mesophase Pech mit hohem Modul, hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Spinnbarkeit im Umfang von 50 Tonnen pro Jahr sowie die Kleinserienproduktion von mesophase Pech-basierten Kohlenstofffasern und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen realisiert. 

Das Kernteam von „Zhongxin New Carbon“ besteht aus Mitgliedern des Instituts für Kohlestoffchemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Sun Yat-sen University, der Huaqiao University und anderen Hochschulen, wobei mehr als 50% der Mitarbeiter Techniker sind. Der Gründer, Dr. Li Sizhong, promovierte an der Graduate School der Chinesischen Akademie der Wissenschaften im Fach Materialwissenschaften und arbeitete viele Jahre an der Forschung und Entwicklung von Hochleistungs-Kohlenstoffmaterialien am Institut für Kohlestoffchemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, wodurch er über umfangreiche Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Industrialisierung verfügt. 

Durchbruch bei der großflächig stabilen Herstellung von kritischen Rohstoffen

Der heimische Kohlenstofffasermarkt hat stets viel Aufmerksamkeit erhalten. Nach der Klassifizierung der Rohstoffe werden Kohlenstofffasern in drei Hauptkategorien unterteilt: Polyacrylnitril (PAN)-basierte Kohlenstofffasern, Pech-basierte Kohlenstofffasern und Viskose-basierte Kohlenstofffasern, wobei der Anteil der PAN-basierten Kohlenstofffasern über 90% beträgt. 

„Zhongxin New Carbon“ hat jedoch seinen Forschungsschwerpunkt auf den Durchbruch bei mesophase Pech-basierten Kohlenstofffasern und ihren Rohstoffen gelegt. Laut dem Gründer von „Zhongxin New Carbon“, Li Sizhong, liegt der Hauptvorteil der PAN-basierten Kohlenstofffasern in ihrer hohen Festigkeit, doch die Modulindizes liegen gewöhnlich unter 300 GPa und die Wärmeleitfähigkeit überschreitet nicht 150 W/m·K. Dagegen liegen die Moduleigenschaften der mesophase Pech-basierten Kohlenstofffasern typischerweise über 800 GPa und die Wärmeleitfähigkeit kann 1100 W/m·K erreichen. 

Zugfestigkeit, elastisches Modul und Wärmeleitfähigkeit sind wichtige Indikatoren zur Bewertung von Kohlenstofffasermaterialien. Die herausragende Leistung der mesophase Pech-basierten Kohlenstofffasern macht es möglich, in High-Tech-Bereichen wie Raumfahrt, fortschrittlicher Ausrüstung und Schienenverkehr mit den gängigen PAN-basierten Kohlenstofffaserprodukten zu konkurrieren. 

Mesophase Pech wird als Mutter der Hochleistungs-Kohlenstoffmaterialien gepriesen. Seine Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, doch aufgrund der schwierigen Herstellung wird es als „die Krone der Juwelen“ in der Kohlenstoffmaterialindustrie angesehen. Weltweit können nur Solvay, Mitsubishi Chemical und Nippon Graphite Fiber ihre Produkte in großem Maßstab produzieren. In China besteht in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Hyperschall und fortschrittliche Ausrüstung ein dringender Bedarf an solchen Hochleistungsmaterialien. Allerdings haben die USA und Japan strengste Exportbeschränkungen für mesophase Pech-Materialien, und es wurde drei Jahre in Folge als kritisches strategisches Material im vom Industrie- und Informationsministerium herausgegebenen „Leitfadenverzeichnis für die erste Demonstration der Anwendung neuer Materialien“ aufgeführt. Daher hat der technologische Durchbruch von Zhongxin New Carbon eine größere strategische Bedeutung. 

Polarisationsmikroskop-Bild von mesophase Pech von „Zhongxin New Carbon“ 

Kohlenstofffasern sind technologyintensive und kapitalintensive Produkte, mit einem langen Entwicklungszyklus und komplizierten Produktionstechnologien, verbunden mit strengen Anforderungen an die Produktleistung und Qualitätsstabilität der Rohmaterialien. Nur wer in der Lage ist, Produktionslinien über lange Zeiträume hinweg kontinuierlich stabil zu betreiben und über technologische und organisatorische Fähigkeiten verfügt, kann die Stabilität der Produktqualität garantieren.

Aus technischer Sicht liegt die größte Herausforderung bei mesophase Pech-basierten Kohlenstofffasern in ihrem Schüsselrohstoff – der Herstellung von hochspinnbarem mesophase Pech. 

Li Sizhong bemerkte: „Zwar haben einige inländische Unternehmen bereits Produktionslinien für mesophase Pech-basierte Fasern errichtet, jedoch bleibt die stabile Versorgung mit Rohstoffen ein entscheidendes Problem. Vorhandene Ausrüstung bedeutet noch lange nicht, dass auch Produkte hergestellt werden können. Die Stabilität der Pecherzeugung ist im Vergleich zur Faserproduktion eine größere Herausforderung.“ 

Um die stabile, großflächige Herstellung von mesophase Pech zu realisieren, müssen eine Reihe wichtiger Herausforderungen gelöst werden, darunter die Schwankung der Pechrohstoffe, das Synthesekonzept für Rohstoffe und der Entwurf und die Anpassung des Reaktors. Eine der größten Herausforderungen ist die Größe der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe in der Rohstoffsynthese. Die Größe der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe steht in Beziehung zur Leichtigkeit der Bildung von Flüssigkristallphasen. Je größer die Ebene der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe ist, desto leichter bildet sich eine Flüssigkristallphase, doch ihre Fließfähigkeit ist schlechter, wodurch widersprüchliche Herausforderungen bestehen und dies eine der Hauptursachen für die Schwierigkeiten bei der Industrialisierung ist. 

Zhongxin New Carbon hat vom molekularen Design ausgehend einen Durchbruch erzielt, und Li Sizhong erklärte: „Wir müssen eine Substanz synthetisieren, die relativ leicht die mesophase bildet und gleichzeitig äußerst gute Fließfähigkeit aufweist. Das ist die größte Schwierigkeit. Wir haben diese Herausforderung aus der Sicht der organischen Chemiesynthese gelöst.“ 

Derzeit hat „Zhongxin New Carbon“ die großflächige stabile Herstellung von mesophase Pech im Umfang von 50 Tonnen pro Jahr sowie die Kleinserienproduktion von mesophase Pech-basierten Kohlenstoffmaterialien realisiert. Die Haupttechnologie und Leistung sind vergleichbar mit Spinnmassen-Pech von Mitsubishi. Laut Li Sizhong kann das mesophase Pech-Produkt von „Zhongxin New Carbon“ sowohl für die Spinnerei als auch für die Herstellung von Schaumikarbonprodukten verwendet werden. Seit der Massenproduktion werden sie bereits an Forschungseinrichtungen und Luft- und Raumfahrtunternehmen verkauft. 

Werk und Produkte von „Zhongxin New Carbon“ 

Im Vergleich zur Produktionsmenge im tausend Tonnen Bereich der internationalen Riesen Solvay und Mitsubishi gibt es auf nationaler Ebene noch einen großen Abstand für mesophase Pech-Hersteller, aber stabile, massenweise Produktion ist schon ein wichtiger Innovationsdurchbruch.

Zweispurige Förderung in zivilen und militärischen Bereichen, Beschleunigung der Marktevaluation

Laut relevanten Daten war von 2019 bis 2023 die explosionsartige Zunahme der Produktionskapazität von Kohlenstofffasern in China. Innerhalb von fünf Jahren hat sich die Produktionskapazität fast verfünffacht. Im Jahr 2024 verlangsamt sich das Wachstum der Produktionskapazität, und neue Produktionsprojekte betreten eine Ruhephase.

Li Sizhong analysiert, dass derzeit viele zusätzliche Produktionskapazitäten für PAN-basierte Kohlenstofffasern in China existieren, doch die Nachfrage abschwächt, was dazu führt, dass einige Unternehmen Verluste erleben, weswegen neue Produktionsprojekte in eine Ruhephase treten. Diese Marktveränderung ist auch eine Rückkehr zu einer rationalen Entwicklung der Branche: „In den letzten zwei Jahren war der Markt aus zwei Gründen heiß – zum einen durch schnelles Wachstum der Windkraft, zum anderen durch eine übermäßige, ungeordnete Konkurrenz. Für einen Nischenmarkt wie Kohlenstofffasern ist es wichtiger, ruhig zu bleiben und schrittweise, wie es japanische Unternehmen tun, den Markt aufzubauen, anstatt große Hochs und Tiefs zu verursachen.“ 

Im Gegensatz zur Schwankung der Nachfrage an PAN-basierten Kohlenstofffasern besteht ein dringender Bedarf im Inlandsmarkt für mesophase Pech-basierte Kohlenstofffasern als eine Schlüsselsubstanz und strategisches Material, wird jedoch durch die Marktevaluation geprüft. 

Li Sizhong gesteht ein, dass die Geschichte vom „Wolf ist da“ über mesophase Pech viele Male aufgeführt wurde, und die Branche gegenüber der stabilen Massenproduktion von mesophase Pech weitere Zögerlichkeit zeigte. Probleme wie niedrige Produktqualität nach der Inbetriebnahme und hohe Preise erhöhen die Anwendungsherausforderungen der Branche zusätzlich. 

Derzeit steht „Zhongxin New Carbon“ hauptsächlich vor Herausforderungen bei der Bewerbung von mesophase Pech und Kohlenstofffaserprodukten. Li Sizhong sagt: „Der heimische Markt ist noch relativ unvertraut mit diesem Material, da es zuvor in China nicht in großen Mengen hergestellt werden konnte. Die Endbenutzer wie Raumfahrtunternehmen und andere nachgelagerte Kunden befinden sich noch in der technologischen Verifikation und kleinen Maßstab der Erprobung. Die Neuentwicklung von Anwendungen und gemeinsame Forschung mit nachgelagerten Unternehmen benötigt Zeit. Gleichzeitig erfordert die Entwicklung der Anwendungsprozesse und die Anpassung der Produktionslinien eine gemeinsame Anstrengung von Hochleistungs-Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundunternehmen, spezialisierten Kohlenstoffunternehmen, Hochleistungs-Wärmeleitfähigkeit-Grenzflächmaterialunternehmen sowie der staatlichen Teams der Luft- und Raumfahrt, um industrielle Upgrades voranzutreiben.“ 

Der Mitgründer von „Zhongxin New Carbon“ und ehemalige Generaldirektor von Xiamen Torch Venture Capital, Wu Yuxin, erklärte, dass im Bereich der Produktstrategie „Zhongxin New Carbon“ einen zweigleisigen Ansatz von zivilen und militärischen Anwendungen verfolgt: Einerseits bieten bereits existierende Anwendungsszenarien in zivilen Bereichen wie 5G-Kommunikation, optische Kommunikation und TIM-Wärmeschnittstellen in intelligenten Rechenzentren relativ kurze Bewertungszyklen für mesophase Pech-basierte Kohlenstofffasern. Vom Standpunkt des inländischen Ersatzes ausgehend, wird die Verkaufsförderung intensiviert. In Zusammenarbeit mit den selbstentwickelten TIM-Wärmeschnittstellenmaterialien der dritten Generation „Graphen+mesophase Pech“ wird angestrebt, innerhalb von drei Jahren Umsätze von über einer Milliarde zu erzielen. 

Auf der anderen Seite versucht das Unternehmen, bedeutende zivil-militärische Integrationsprojekte auf nationaler oder provinzieller Ebene zu betreten, um aus militärischen und Raumfahrtanwendungsszenarien heraus stabile Massenproduktion Durchbrüche in kritischen strategischen Materialien wie hochspinnbarem mesophase Pech und Pech-basierten Kohlenstofffasern zu erzielen, und um Massenproduktionsaufträge im Luftfahrt- und Raumfahrtbereich zu erhalten, mit einem Prognosezeitraum von etwa 2-3 Jahren. 

Der Bau der Pechfaserlinie von „Zhongxin New Carbon“ schreitet derzeit voran, und voraussichtlich wird sie im August dieses Jahres in Betrieb gehen. Zukünftig wird „Zhongxin New Carbon“ weiterhin auf eine Strategie setzen, die technologische Forschung und Marktweiterung gleichgewichtet, um den Industrialisierungsprozess von mesophase Pech und mesophase Pech-basierter Kohlenstofffasern voranzutreiben. 

36Kr Zukunftsindustrien

„36Kr Zukunftsindustrien“ überwacht kontinuierlich die Stadtentwicklung, die Industrieumwandlung und die Markteinführung von Innovationsprojekten. Anfragen zur Berichterstattung können per E-Mail an wangfengzhi@36kr.com gerichtet werden.

Darüber hinaus hat 36Kr in diesem Jahr offiziell das „36Kr Unternehmens-Investitionsleitfaden-Briefing“ gestartet. Mit einem tiefen Einblick in die Branchen cluster und die Schlüsselbereiche der regionalen Planungs- und Investitionsförderung bietet 36Kr durch die Bereitstellung detaillierter, aktueller und exklusiver umfassender Informationsdienste für staatliche Stellen einen effizienten und präzisen Industrieprojekt-Berater; Unterstützung von Projektbetreibern bei der Vernetzung von Industriemitteln, der Verbindung von Schlüsselpersonen und der schnellen Integration in neue Industrieökosysteme.

Dieser Artikel stammt vom WeChat-Account „36Kr Zukunftsindustrien“, Autor: Zhang Bingbing, A Zhi, veröffentlicht mit Genehmigung von 36Kr.