中國致力于發展碳纖維材料

聶德平

中國致力于發展碳纖維材料 中國將為玻國研制發射通信衛星 4 A7 x6 `" A& l. g$ m4 e! J % j$ q- A: @( s' F3 P, ]. n

2009-9-27

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圖：碳纖維耐溫最高達攝氏一千二百度，可用作保溫、隔熱材料，是石棉布的理想替代材料 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料，在國際上被譽為「黑色黃金」。地位上升有價無市 碳纖維繼石器和鋼鐵等金屬后，被國際上稱為「第三代材料」，因為用碳纖維制成的復合材料具有極高的強度，且超輕、耐高溫高壓。碳纖維是目前世界上首選的高性能材料，具有高強度、耐高溫、抗疲勞、導電、質輕、易加工等多種獨特而優異的性能，正逐步征服和取代傳統材料，具有十分廣泛的應用領域和發展空間。目前不僅已被廣泛應用于航天、航空和始終處于科技最前沿的軍事領域，在機械電子、建筑材料、文體、化工、醫療等各個領域也有著無可比擬的優勢。權威專家認為，碳纖維的出現是世界材料史上的又一次革命。目前，只有日本、美國、德國等少數國家可以做到產業化生產。 用碳纖維與塑料制成的復合材料所做的飛機不但輕巧，而且消耗動力少，推力大，噪音??；用碳纖維制電子計算機的磁盤，能提高計算機的儲存量和運算速度；用碳纖維增強塑料來制造衛星和火箭等宇宙飛行器，機械強度高，質量小，可節約大量的燃料。中國發射「神六」飛船，碳纖維就立下了很大功勞。 隨著碳纖維在高科技領域地位不斷上升，它的價格也直在線漲，目前日、美等國的碳纖維在出產時的成本價格每公斤不過合一千元人民幣，但到達中國時，價格卻已是三千六百多美元，而且現在還越來越呈現出「有價無市」的行情。 生于遼寧大連的蕭忠淵在二○○○年設計安裝了具有自主科研能力的內地第一條碳纖維生產線，并通過了國家「863」專家組鑒定?，F在他所在的大連興科碳纖維有限公司是中國第一個碳纖維產業化基地，綜合生產能力國內第一，世界排名第十一位。蕭忠淵被譽為中國「碳纖維掌門人」。 　說蕭忠淵是個「奇人」不為過。以年產量二百噸左右的碳纖維為例，他自主研制的生產線在用電方面的指標要求是四百千伏安，一年下來，附屬材料費不超過一百五十萬；而美、日同類生產線的用電指標是二千二百五十千伏安，一年的附屬材料費高達一千多萬元。　 另外，即使是一些國家出口到中國的質量很低的碳纖維原料，蕭忠淵都能用這些原料生產出與國際同類產品相差無幾的高強度、高性能碳纖維。 民用領域作用更大 蕭忠淵解決了具有耐熱梯型結構的有機預氧絲經過高溫熱處理轉化為含碳量在百分之九十二以上的無機碳纖維的技術問題。實現這一轉化的關鍵設備是碳化爐，其核心技術是寬口碳化爐及其配套的迷宮密封、廢氣排除和牽伸系統。對于ht級碳纖維生產線，爐口寬度需在一米以上，而且要正壓操作，就需非接觸式迷宮密封裝置；為使熱解廢氣不污染纖維，排除系統要暢通而瞬時排出；牽伸系統則是制造高性能碳纖維重要手段。生產碳纖維的碳化爐，包括爐襯、保溫層、發熱體，其特殊之處在于在爐膛上方設有吸附帶，吸附帶的兩端經爐襯延伸至爐外，拉動吸附帶，可使其一部分從爐膛內移出，另一部分進入爐膛內。特點是：在爐膛內設置吸附帶可以有效地吸附焦油且不易脫落，同時還可以將積存有焦油的吸附帶移出爐外進行清洗，因此該碳化爐可以生產出各種規格的碳纖維絲。 「其實，在當前的國際環境下，碳纖維在民用領域的作用更大。」蕭忠淵說。用碳纖維原料制成的取暖器更省電，熱量更高；用碳纖維原料制成的水管加熱模和地面及墻壁，可以節省很多的供暖費用；用碳纖維原料制成的車體，可以減輕車輛很大一部分重量。 蕭忠淵介紹，碳纖維可通過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來制取。目前世界上生產銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯?纖維的固相碳化制得的。其產生的步驟為A預氧化：在空氣中加熱，維持在二百至三百度數十至數百分鐘。預氧化的目的是使聚丙烯?的線型分子鏈轉化為耐熱的梯型結構，以使其在高溫碳化時不熔不燃而保持纖維狀態；B碳化：在惰性氣氛中加熱至一千二百至一千六百度，維持數分鐘至數十分鐘，就可生成產品碳纖維。所用的惰性氣體可以是高純的氮氣、氬氣或氦氣，但一般多用高純氮氣；C石墨化：再在惰性氣氛（一般為高純氬氣）加熱至二千至三千度，維持數秒至數十秒鐘；這樣生成的碳纖維也稱石墨纖維。 中國首個碳纖企業 蕭忠淵長期從事高性能碳纖維及其復合材料領域內的科研轉化工作，經過多年虛心求教和不斷探索，終于攻克了中國碳纖維專業化、產業化生產的難題，并在大連投資創立了內地第一個碳纖維產業化企業──大連興科碳纖維有限公司。這家企業擁有高強度PAN基碳纖維自主知識產權，生產碳纖維的關鍵設備碳化爐，于二○○二年獲得中國國家知識產權局的實用新型專利證書，他們還編制了中國第一部高強度「PAN基碳纖維標準」。 中國碳纖維專家趙稼祥認為，目前興科公司擁有的年產量八百噸的生產能力，已是中國最大的碳纖維生產企業，產品各項技術指標已達到國外同類產品先進水平。 大連興科碳纖維的產品已開始被國家大型軍工企業批量使用。此外，他們還開發了多項碳纖維下游產品，并與大連理工大學等國內科研院所、軍工企業、國家重點實驗室進行了密切協作。 中國工程院院士杜善義等人認為，大連碳纖維專案的建立可以進一步整合現有資源，做強、做大碳纖維產業，加速現代產業對傳統產業的更新換代。

小白菜

聽說過，樓主有資料嗎

聶德平

哈哈，沒有的，我不是搞材料的，只是有新的材料出來比較關心啊?？纯茨懿荒転槲宜美?。

asdcp

搞設計的得隨時關注新東西出現