中國科學家實現T-1000級超高強度碳纖維的核心技術突破

2020-12-04 東方財富網

摘要

【中國科學家實現T-1000級超高強度碳纖維的核心技術突破】聚丙烯腈基碳纖維是航空航天、民用高科技等領域不可或缺的關鍵戰略材料。（21世紀經濟報導）

　　聚丙烯腈基碳纖維是航空航天、民用高科技等領域不可或缺的關鍵戰略材料。

　　近日，中國在T-1000級超高強度碳纖維領域的研究取得了重大突破，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員張壽春團隊所製備的聚丙烯腈基超高強度碳纖維順利通過驗收，並成功開發聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

　　據悉，碳纖維按原絲來源可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。其中，採用聚丙烯腈基原絲製備高性能碳纖維，生產工藝相對簡單、發展迅速、產量最大、應用最多，已佔碳纖維總量的90%以上。

　　從性能上看，聚丙烯腈基碳纖維具有導電性、強度大、密度小、耐腐蝕、耐高溫，同時又具有纖維的柔曲性，可編織加工，纏繞成型。因此，聚丙烯腈基碳纖維已經成為航空航天和民用高科技等領域不可或缺的關鍵戰略材料。

　　從生產技術方面來看，聚丙烯腈基碳纖維主要有溼紡與幹噴溼紡兩種技術路線，其中幹噴溼紡技術具有生產效率高、碳纖維品質好、生產成本低等優點，世界上高端牌號碳纖維主要採用幹噴溼紡技術生產。

　　然而，這些技術長期被日本和美國公司壟斷，特別是T-1000及其以上級別的超高強度碳纖維更是高端產品，是對我國封鎖的重中之重。

　　張壽春團隊通過深入分析碳纖維結構與性能關聯性，開展了前驅體鏈結構優化設計、紡絲液流變性調控、纖維微納米結構控制及關鍵裝備技術研究，實現了幹噴溼紡製備T-1000級超高強度碳纖維的核心技術的突破。

　　張壽春團隊所製備的聚丙烯腈基超高強度碳纖維具有高拉伸強度和高彈性模量特點，經第三方專業機構檢測，性能指標達到業內先進水平。

　　此外，針對當前碳纖維應用正在從單一的結構承載型，向結構-功能一體化方向發展的趨勢，張壽春團隊用了2年時間，還成功開發了聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

　　據悉，聚丙烯腈基中空碳纖維技術難度大，目前僅有德國巴斯夫公司和日本東麗公司掌握。

　　張壽春介紹稱，新型中空碳纖維不同於普通的中空碳膜材料，其連續長絲具有細旦化和高強度的特點，可編織性和纏繞性良好；也不同於傳統的實芯碳纖維，其芯部具有連續規整的中空結構。

　　因此，高強度中空聚丙烯腈基碳纖維既滿足結構增強又具有隔熱、填充改性等特殊功能，是一種結構功能一體化的新型碳纖維。

　　隨著應用領域的迅速增長和應用要求的日益提高，高端碳纖維和新品種碳纖維已成為當前各國競相開發的熱點。張壽春團隊此次取得的研究突破則將有助於我國高性能碳纖維多品種、系列化發展，對結構輕量化和多功能化應用具有積極意義。

（文章來源：21世紀經濟報導）

(責任編輯：DF358)

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