中科院寧波材料所在M55J級高強(qiáng)高模碳纖維國產(chǎn)化制備技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破
2016-02-23 來源:中國聚合物網(wǎng)
1月28日,中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部在高強(qiáng)高模碳纖維國產(chǎn)化制備技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破,制備得到的高性能碳纖維拉伸強(qiáng)度為4.86GPa、拉伸模量為541GPa,在模量達(dá)到國外同類產(chǎn)品性能(540GPa)的同時,拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)優(yōu)于國外產(chǎn)品(4.02GPa),從而打破了國外在該領(lǐng)域的壟斷并填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。
高強(qiáng)高模碳纖維又稱為石墨纖維,與傳統(tǒng)高強(qiáng)碳纖維相比,其含碳量高達(dá)99%以上,且具有更高的模量。此外,還具有熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電性高、熱穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在宇宙飛行器及航空航天等領(lǐng)域作為關(guān)鍵材料得到應(yīng)用。一直以來,高強(qiáng)高模碳纖維的核心制備技術(shù)被國外少數(shù)幾家公司壟斷,如日本東麗公司除擁有成熟的T800、T1000等高強(qiáng)中模級碳纖維產(chǎn)品外,還擁有M40J、M50J、M55J、M60J等高強(qiáng)高模級碳纖維產(chǎn)品。鑒于高強(qiáng)高模碳纖維在國防領(lǐng)域的重要意義,其制備技術(shù)一直對國內(nèi)封鎖,而其產(chǎn)品也對國內(nèi)禁運(yùn)。
寧波材料所特種纖維事業(yè)部成立于2008年,成立伊始便以高性能碳纖維作為研制目標(biāo),依托國家發(fā)改委碳纖維制備技術(shù)國家工程實驗室、國家發(fā)改委碳纖維檢測表征平臺等先后突破了高強(qiáng)中模碳纖維中試及工程化技術(shù)。2014年年底,事業(yè)部開始高強(qiáng)高模碳纖維的研制工作,于2015年5月成功制備得到M50J級高強(qiáng)高模碳纖維,經(jīng)過航空、航天、核能等單位檢測,拉伸強(qiáng)度及拉伸模量分別高達(dá)5.12GPa、475GPa,該性能達(dá)到甚至超過了國外同類產(chǎn)品,隨后進(jìn)行了連續(xù)穩(wěn)定化的生產(chǎn)。2015年年底,事業(yè)部開展了更高一級M55J級高強(qiáng)高模碳纖維研制工作,并于2016年1月底成功實現(xiàn)其制備技術(shù)突破。目前,寧波材料所已經(jīng)具備M40J、M46J、M50J級產(chǎn)品連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)能力,并形成了M55J級高強(qiáng)高模碳纖維制備技術(shù)。
國產(chǎn)M55J級高強(qiáng)高模碳纖維雖然在主體性能上達(dá)到甚至超過了國外同類產(chǎn)品,但高級工程師張永剛認(rèn)為目前仍需要解決M55J級國產(chǎn)碳纖維的穩(wěn)定化生產(chǎn)及復(fù)合材料加工時纖維與基體匹配性等問題。為此,在未來工作中,王雪飛博士、錢鑫博士將分別針對高強(qiáng)高模碳纖維結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定化、纖維表面結(jié)構(gòu)設(shè)計與復(fù)合材料性能相關(guān)性等領(lǐng)域開展研究工作。
據(jù)悉,特種纖維事業(yè)部將在實現(xiàn)M55J級高強(qiáng)高模碳纖維穩(wěn)定化生產(chǎn)的同時,后續(xù)將開展M60J級高強(qiáng)高模碳纖維的研制工作。

高強(qiáng)高模碳纖維又稱為石墨纖維,與傳統(tǒng)高強(qiáng)碳纖維相比,其含碳量高達(dá)99%以上,且具有更高的模量。此外,還具有熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電性高、熱穩(wěn)定性好、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在宇宙飛行器及航空航天等領(lǐng)域作為關(guān)鍵材料得到應(yīng)用。一直以來,高強(qiáng)高模碳纖維的核心制備技術(shù)被國外少數(shù)幾家公司壟斷,如日本東麗公司除擁有成熟的T800、T1000等高強(qiáng)中模級碳纖維產(chǎn)品外,還擁有M40J、M50J、M55J、M60J等高強(qiáng)高模級碳纖維產(chǎn)品。鑒于高強(qiáng)高模碳纖維在國防領(lǐng)域的重要意義,其制備技術(shù)一直對國內(nèi)封鎖,而其產(chǎn)品也對國內(nèi)禁運(yùn)。
寧波材料所特種纖維事業(yè)部成立于2008年,成立伊始便以高性能碳纖維作為研制目標(biāo),依托國家發(fā)改委碳纖維制備技術(shù)國家工程實驗室、國家發(fā)改委碳纖維檢測表征平臺等先后突破了高強(qiáng)中模碳纖維中試及工程化技術(shù)。2014年年底,事業(yè)部開始高強(qiáng)高模碳纖維的研制工作,于2015年5月成功制備得到M50J級高強(qiáng)高模碳纖維,經(jīng)過航空、航天、核能等單位檢測,拉伸強(qiáng)度及拉伸模量分別高達(dá)5.12GPa、475GPa,該性能達(dá)到甚至超過了國外同類產(chǎn)品,隨后進(jìn)行了連續(xù)穩(wěn)定化的生產(chǎn)。2015年年底,事業(yè)部開展了更高一級M55J級高強(qiáng)高模碳纖維研制工作,并于2016年1月底成功實現(xiàn)其制備技術(shù)突破。目前,寧波材料所已經(jīng)具備M40J、M46J、M50J級產(chǎn)品連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)能力,并形成了M55J級高強(qiáng)高模碳纖維制備技術(shù)。
國產(chǎn)M55J級高強(qiáng)高模碳纖維雖然在主體性能上達(dá)到甚至超過了國外同類產(chǎn)品,但高級工程師張永剛認(rèn)為目前仍需要解決M55J級國產(chǎn)碳纖維的穩(wěn)定化生產(chǎn)及復(fù)合材料加工時纖維與基體匹配性等問題。為此,在未來工作中,王雪飛博士、錢鑫博士將分別針對高強(qiáng)高模碳纖維結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定化、纖維表面結(jié)構(gòu)設(shè)計與復(fù)合材料性能相關(guān)性等領(lǐng)域開展研究工作。
據(jù)悉,特種纖維事業(yè)部將在實現(xiàn)M55J級高強(qiáng)高模碳纖維穩(wěn)定化生產(chǎn)的同時,后續(xù)將開展M60J級高強(qiáng)高模碳纖維的研制工作。


寧波材料所制備的M55J級高強(qiáng)高模碳纖維及織物
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