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  一根僅有頭發(fā)絲十分之一粗細(xì)的高性能碳纖維，拉伸強(qiáng)度卻可以達(dá)到鋼的7~9倍，而比重僅有鋼的四分之一，在幾千度的高溫下，別的纖維早已化為灰燼，它卻紋絲不動(dòng)，這樣神奇的纖維，成為了當(dāng)今航空航天、國(guó)防軍用、建筑、交通、體育休閑等領(lǐng)域的“香餑餑”。

  東華大學(xué)材料學(xué)院陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司多年攻關(guān)，突破干噴濕紡千噸級(jí)高強(qiáng)/百?lài)嵓?jí)中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)碳纖維的批量供應(yīng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)以干噴濕紡工藝為代表的高性能碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的空白，打破了國(guó)外高性能碳纖維企業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)的長(zhǎng)期壟斷，該項(xiàng)目榮獲2017年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

瞄準(zhǔn)碳纖維研究這件事

  從1982年畢業(yè)留校工作至今，陳惠芳就瞄準(zhǔn)了碳纖維研究這件事，她說(shuō)：“要讓中國(guó)高性能碳纖維更‘強(qiáng)’�！闭劶斑@份執(zhí)著，陳惠芳告訴記者，高性能碳纖維是個(gè)好東西，但是碳纖維研發(fā)投入高、周期長(zhǎng)，核心技術(shù)又長(zhǎng)期被日、美等國(guó)嚴(yán)密封鎖，我國(guó)碳纖維市場(chǎng)長(zhǎng)期處于進(jìn)口產(chǎn)品壟斷狀態(tài)，高昂的進(jìn)口價(jià)格和嚴(yán)苛的技術(shù)封鎖嚴(yán)重制約著我國(guó)碳纖維的發(fā)展。高性能碳纖維的研發(fā)能力如何，直接關(guān)系到國(guó)與國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力�！拔揖筒幌嘈旁壑袊�(guó)人造不出高質(zhì)量的高性能碳纖維！”懷著樸素的愛(ài)國(guó)情懷，陳惠芳憑著一股勁兒，全身心投入到高性能碳纖維的研究事業(yè)中。

  從上世紀(jì)80年代至今，東華大學(xué)一代又一代的材料人圍繞國(guó)家對(duì)高性能纖維與復(fù)合材料的迫切需求，海、陸、空全面出擊，持續(xù)系統(tǒng)展開(kāi)科研攻關(guān)。從創(chuàng)建新中國(guó)第一個(gè)“化學(xué)纖維”專(zhuān)業(yè)的錢(qián)寶鈞教授到潛心攻克高純航天粘膠基碳纖維難題的潘鼎教授，一代代東華材料人始終堅(jiān)持用科研服務(wù)國(guó)計(jì)民生，如今這個(gè)接力棒交到了陳惠芳手上，任重而道遠(yuǎn)。

  陳惠芳帶著自己的科研團(tuán)隊(duì)迎難而上，幾十年如一日，滿(mǎn)腔熱情地投入到高性能碳纖維的自主研發(fā)上去。功夫不負(fù)有心人，陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司通過(guò)不斷摸索、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于突破了制備高性能碳纖維的先進(jìn)技術(shù)——干噴濕紡。干噴濕紡工藝被認(rèn)為是今后碳纖維生產(chǎn)的主流工藝，但也是碳纖維行業(yè)公認(rèn)的難以突破的紡絲技術(shù)，目前在國(guó)際上僅有日本的個(gè)別公司掌握這一工藝。這一關(guān)鍵技術(shù)的突破使得紡絲速度可以達(dá)到400m/min以上，紡絲速度是傳統(tǒng)濕法紡絲的5倍，同時(shí)還開(kāi)發(fā)出干噴濕紡原絲快速預(yù)氧化技術(shù)，有效縮短了預(yù)氧化時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率。干噴濕紡關(guān)鍵技術(shù)突破后，開(kāi)發(fā)了均質(zhì)聚合系統(tǒng)、高效環(huán)保脫單、穩(wěn)定干噴濕紡、節(jié)能預(yù)氧化的成套技術(shù)，最終我國(guó)首個(gè)采用干噴濕紡工藝的千噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)，技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，制備出的碳纖維產(chǎn)品性能與國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng)。如今，隨著技術(shù)的不斷革新改進(jìn)，該條生產(chǎn)線(xiàn)每年能生產(chǎn)近5000噸原絲和2000噸碳絲，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化并批量供應(yīng)市場(chǎng)，極大促進(jìn)了國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

產(chǎn)學(xué)研擰成一股繩

  “我們做的只是實(shí)驗(yàn)室的一件小事，在實(shí)驗(yàn)室把基礎(chǔ)理論研究做通做透，攻克技術(shù)難題，高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化的大事要交給企業(yè)去完成，去給社會(huì)創(chuàng)造更大效益！”對(duì)于干噴濕紡這一關(guān)鍵技術(shù)的突破，陳惠芳輕描淡寫(xiě)地說(shuō)道，她說(shuō)自己只是做了科研人員該做的事，從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的“最后一公里”需要有擔(dān)當(dāng)有實(shí)力的企業(yè)去打通。而在此次國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)評(píng)審的答辯中，項(xiàng)目第一完成單位、中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司的董事長(zhǎng)張國(guó)良則把這份榮譽(yù)歸功給了學(xué)校：“企業(yè)產(chǎn)業(yè)化的突破離不開(kāi)東華大學(xué)老師們的基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)攻克�！闭沁@樣的緊密合作和協(xié)同創(chuàng)新，讓企業(yè)和學(xué)校緊緊地“抱”在一起，產(chǎn)學(xué)研擰成一股繩，勁往一處使，合力攻克高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化的各項(xiàng)技術(shù)難題。

  在關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，陳惠芳帶著科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)常往返于上海、連云港兩地，在連云港企業(yè)車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)上緊盯每一道工序。從實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)突破到產(chǎn)品工業(yè)化還是有區(qū)別的，一些實(shí)驗(yàn)室里的小問(wèn)題一旦擺到生產(chǎn)線(xiàn)上就會(huì)被放大。整個(gè)碳纖維的生產(chǎn)，從前到后，中間控制的有三千多個(gè)工藝點(diǎn)，每一個(gè)工藝點(diǎn)都要進(jìn)行嚴(yán)格穩(wěn)定的控制，哪個(gè)工藝點(diǎn)參數(shù)發(fā)生了變動(dòng)，碳纖維質(zhì)量馬上就不行了。在機(jī)器聲轟鳴的車(chē)間，陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)工作人員協(xié)同合作，不斷調(diào)試方案和關(guān)鍵技術(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就地解決。

  記者了解到，東華大學(xué)依托纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等13個(gè)國(guó)家和省部級(jí)基地，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，自2009年起，東華大學(xué)—中復(fù)神鷹碳纖維工程技術(shù)中心、東華大學(xué)—中復(fù)神鷹碳纖維工程研究中心、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站科研基地、鷹游集團(tuán)碳纖維博士后科研工作站科研基地等協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)陸續(xù)成立，學(xué)校和企業(yè)在多項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目中，共同申報(bào)及承擔(dān)科研任務(wù)，充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢(shì)，為推進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供強(qiáng)有力的科技支撐和堅(jiān)實(shí)保障。

做科研需要有拼勁

  科學(xué)研究沒(méi)有捷徑，在高性能碳纖維的研究道路上，陳惠芳帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)穩(wěn)扎穩(wěn)打，幾十年的研究生涯里，做過(guò)成千上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)，失敗過(guò)無(wú)數(shù)次，但是從沒(méi)有想過(guò)放棄，因?yàn)橐坏┓艞�，所有的努力都白費(fèi)了。“陳老師做科研真的很拼！”談及陳老師做科研的那股勁，科研團(tuán)隊(duì)里最年輕的博士后巨安奇連連感嘆，他告訴記者，陳惠芳老師經(jīng)常和團(tuán)隊(duì)成員撲在科研實(shí)驗(yàn)第一線(xiàn)。大夏天，在沒(méi)有空調(diào)的高性能碳纖維工程基地，穿著工作服進(jìn)去沒(méi)一會(huì)兒就濕了一身的汗，陳老師帶著他們一干就是一整天。由于原絲的紡絲過(guò)程中不能夠間斷，而且需要四五個(gè)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)排除紡絲過(guò)程中的問(wèn)題，有時(shí)候完成一次實(shí)驗(yàn)就要從一大早忙到凌晨一兩點(diǎn)，陳老師從來(lái)沒(méi)喊過(guò)苦喊過(guò)累，她說(shuō)一想到紡絲紡得好、工藝有突破，心里別提多開(kāi)心了，哪還記得那些苦啊。陳老師做科研的這股拼勁也影響著團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人，大家把寒暑假、節(jié)假日能擠出來(lái)的時(shí)間都花在了反復(fù)實(shí)驗(yàn)和研究中，這樣的精神頭搞起科研來(lái)哪里還有克服不了的難關(guān)。

  雖然科研過(guò)程中難免遇到不少“攔路虎”，但是天性樂(lè)觀(guān)的陳惠芳始終堅(jiān)信一定能夠啃下高性能碳纖維研制這塊“硬骨頭”。談及研究初期有限的硬件條件，陳惠芳這樣說(shuō)道：“沒(méi)有條件我們自己創(chuàng)造條件搞科研！”在當(dāng)初摸索干噴濕紡這個(gè)技術(shù)時(shí)，陳惠芳和團(tuán)隊(duì)成員利用一臺(tái)廢舊的單絲強(qiáng)力儀的螺桿改造出一臺(tái)單孔紡絲機(jī)，干噴濕紡的技術(shù)就是在這臺(tái)看似簡(jiǎn)易的紡絲機(jī)上開(kāi)始摸索實(shí)踐的。而為了實(shí)現(xiàn)干噴濕紡工藝中的高倍拉伸，團(tuán)隊(duì)還自行設(shè)計(jì)、研制了高壓蒸汽拉伸機(jī)，為了達(dá)到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)機(jī)器也是不斷地調(diào)整革新，光是高壓蒸汽拉伸機(jī)就革新了四代。沒(méi)有陳惠芳這樣在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)琢磨、較真的科研態(tài)度，就沒(méi)有科研成果轉(zhuǎn)化后企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上批量生產(chǎn)的高性能碳纖維。

  科學(xué)研究是一個(gè)不斷攀登高峰的過(guò)程，陳惠芳表示，她和她的團(tuán)隊(duì)對(duì)高性能碳纖維的研究不會(huì)止步，未來(lái)高性能碳纖維在大飛機(jī)、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域都有著很大的應(yīng)用前景，而高性能碳纖維要實(shí)現(xiàn)完全自主國(guó)產(chǎn)化依舊需要不斷地技術(shù)攻關(guān)，她希望能用畢生精力去圓她的中國(guó)夢(mèng)——讓中國(guó)高性能碳纖維更“強(qiáng)”！