中国这位教授填补碳纤维国内空白 用于制造直10直19

来源:互联网时间:2018-07-12 05:50

  碳纤维的国产化之路

  ——访碳纤维专家,北京化工大学徐樑华教授

  徐樑华,北化国家碳纤维工程技术研究中心主任,碳纤维及功能高分子教育部重点实验室副主任,碳纤维及复合材料研究所所长。发明出特殊工艺的T700级碳纤维制备技术及产品,支撑了我国重大型号的研制;率先实现T800级高强中模碳纤维的技术突破,填补了国内空白;研发成功M40J、M55J等高性能碳纤维国产化技术,2014年获国家科技进步二等奖。

  Q:5月8日,科技部高技术中心组织专家组在北化对科技部863课题“聚丙烯腈碳纤维石墨化关键技术研究”课题进行技术验收,请简单为我们介绍一下该课题的重要意义。

  A:这个项目主要是针对东丽M55J高强高模碳纤维材料的工艺和装备来展开的。M55J是卫星的主材料,一直以来都依赖国外进口,这个项目的验收具有两方面的重要意义:一是工艺技术的国产化,从以往的经验来看,碳纤维的制备遵循强度和模量相互制约的规律,强度高了模量就会降低,模量提高了强度就会下降。纤维是从乱层石墨到类石墨,主要是石墨结构,模量高、强度差,怎么能将两种结构特征结合起来,是我们面临的挑战。从2010年在科技部973计划支持下,开始围绕这个问题开展基础科学,提出了高强高模碳纤维的结构模型,通过M40J的技术研发,验证了这个模型的合理性后,我们一直以这个模型来指导我们的关键技术研究。二是装备国产化,高模量纤维的关键工艺就是高温石墨化,温度高达2500℃以上,炉子一直是我们的软肋。这个项目中,合作企业也是非常有经验,炉子仍是反复讨论、设计、修改,最终通过验证。工艺和装备都实现了国产化,对国外的依赖性降低,面对封锁控制才不会受制于人。

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  这个项目的亮点是将用户(北京卫星制造厂)结合在一起,将成品及时供给应用部门进行验证。国产碳纤维就面临过这样的问题,碳纤维性能优良,但是制备成复合材料后差距拉大,这就需要非常长的磨合期。T300、T700、T800与M55J相比,成本上还低一些,验证3~5年还在可承受范围之内,但是M55J成本较高,对于长时间的考核、验证,经费消耗会非常庞大。我们项目一开始就将用户结合到课题中,经过3年,我们将关键工艺、装备、工程化应用的问题并案研究,做出的纤维满足应用需求,复合材料结构件性能也达到设计要求,节省了时间、降低了成本、提高了效率,这种产、学、研、用合作模式是非常值得借鉴的。

  Q:目前占市场主导地位的是PAN基碳纤维,请简单为我们介绍一下该碳纤维的基础研究和产业化情况?