本文摘要:(由ai生成)
碳纤维材料因重量轻、强度高、耐腐蚀,广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域。中国经过30多年努力,于2012年突破关键技术,成为第三个掌握该技术的国家。碳纤维生产过程复杂,涉及干喷湿纺、氧化等关键技术。国内外市场看好中国碳纤维发展潜力。
材料改变世界,未来的世界将会变成什么样子?都会和今天的材料发展有着密切的关系!昨日CCTV-2《深度财经》播出“走近前沿新材料”,为大家讲述了中国建材新材料的研发故事!
在这期节目中,记者采访了中国建材董事长宋志平等领导专家,并在中复神鹰录制了高性能碳纤维这种“神秘新材料”,接下来中复神鹰将带您探索碳纤维的神秘世界,您将看到一个国家材料公司,经过十几年的努力完成了怎样的转型与蜕变。
主持人:进入二十一世纪,材料被视为现代科学技术的支柱之一,某种意义上来说,未来世界会变成什么样子,人们将过上什么样的生活,这都与我们材料的发展有密切的关系。飞机、自行车、小提琴、球拍、汽车配件、旅行箱……从航空航天到新能源汽车,从运动器材到乐器,他们共同使用到的同一种材料,那就是碳纤维。那为什么这种材料会应用的如此广泛,它拥有怎样的优越性呢?今天我们就带您见识一下这种前沿的新材料。
小提琴演奏家盛中国曾经演奏的这首《白毛女》,高音清澈明亮,极富穿透力,中音丰满圆润,纯净柔美,低音浑厚深沉,如泣如诉。他手上的这把小提琴,可不是传统的云杉、枫木等名贵材质制作的,而是用新材料碳纤维打造而成。
盛中国所用小提琴的材料就来自这里。这是国内最大的碳纤维企业。这一天,公司迎来一位韩国客商,他想把中国的碳纤维引入韩国。
中复神鹰碳纤维有限责任公司董事长张国良:这是种化纤“整理”的技术。
韩国KG碳素株式会社社长金龙根:这种中国连云港产的碳丝,中国威海蓝科产的碳布,韩国鲁江生产的滑雪杖用在平昌冬奥会,国外选手用它取得了好成绩。现在我们已经知道中国碳丝的知名度在这里,我们要把碳丝的市场扩大到韩国这边。
韩国市场每年需要碳纤维5000吨,金龙根所在的贸易公司占其中的20%。正是看中了中国碳纤维产品在平昌冬奥会上的表现,金龙根希望借这一契机扩大中国碳纤维在韩国的市场份额。
金龙根:现在是高科技时代,连云港的产品质量是可以跟国外知名品牌媲美的。
看好中国碳材料的海外客商越来越多。波特巴克,来自荷兰。他所在的企业是全球最大的复合材料不饱和树脂公司。
力联思树脂集团全球运营总裁伯特·巴克:我想说,在整个全球碳纤维的供应市场上来讲,欧美企业还是占主导地位,但是中国追赶的速度是非常快的,我更看重中国市场这种蓬勃发展的潜力。尤其是目前中国新能源汽车的发展。引领全球形势下,融合碳纤维市场和汽车轻量化解决方案,中国将有更大的市场和发展空间。
碳纤维这种材料,比重不足钢的四分之一,强度却是钢的7到10倍,被称为新材料之王,也被称为黑色黄金。它重量轻、强度高、耐腐蚀,被广泛应用于航空航天、新能源汽车、体育器材等方面。早在上个世纪60年代,碳纤维就开始在西方国家得到应用,1975年,我国开始布局攻关碳纤维,历经30多年,直到2012年才突破了关键技术,成为继美国、日本以后世界上第三个拥有这项技术的国家。
技术人员:你看这个液面和喷丝板之间有一个间隙,这就是干喷湿纺的干喷所在,干喷了就是它喷出来在空气层,空气层我们认为是一个干段,湿纺就是说进入液体里面,这个叫湿纺。
记者:这个有点像小细粉丝一样。
技术人员:对,这个有点像挤面条,这一个小小的空气层,我们花费了3年多的时间才把它攻克。
记者:就是那个喷丝板的那个地方?
技术人员:对,喷丝板它并不厚,但是里面有数十级的分配系统,就是把我们的原液由这个点然后分配到一个面上,保证这个面上的压力和浓度、温度都是一致的,能保证我们喷出来的丝是均匀一致的。
技术人员:你看这里就是每一个它在不断的升降,它是跟随每束丝,它的实时张力波动作出调整,如果张力过紧它就往上来一点,如果张力过松,它就往下压一压,使它处在一个稳定的状态。
技术人员:它的颜色递变是非常漂亮的,从白色逐步变成那个浅黄,一直到最后的褐色
记者:为什么会发生这个变化?
技术人员:我们在氧化炉里,通过热空气把它加热到200到300度的温度,引发它一个化学反应,纤维在炉子里是来回走的,随着时间的推移,氧化程度逐渐加深
记者:最底下这一层走的第一层,所以它是白色的
技术人员:这个白色是纤维刚进来,它还没有开始氧化,走过一层回来就变成浅黄色了。
记者:然后再走一层,再走一层,颜色就越来越深。
技术人员:只有氧化均匀了,它的结构才能稳定,只有结构稳定了,才能在后续碳化的时候结构不被破坏,因为碳化的温度比较高,会到1000度以上,如果内部结构不稳定,到后面很快就烧没了。
经过氧化、高温碳化之后,碳纤维复合材料制作完成。
技术人员:这个比头发丝的十分之一还要细,你可以看一下,拉开之后可以看到非常细小的单丝。
记者:这有的都极难辨别。
技术人员:这都是并在一起的,想把它拉出一根单丝还是比较困难的,即使拉开也是很难看到的,不要小看这么细的纤维,它的强度和模量是非常有优势的。
100多项工序,300多项关键技术,3000多个工艺参数,反应温度从5度到2800度不等,经过十多个系统的集成,强度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀的黑色黄金碳纤维制作完成。卷绕成4公斤的纱锭送往世界各地,应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。今天,中国能够生产T700、T800、T1000等不同强度的碳纤维材料。10年前,连T300这种级别比较低的产品都需要从国外进口。
张国良:现在产量还远远满足不了国内市场。我们现在产品销售非常紧张、供应不了市场,这种情况肯定不行,我们后面就是要快速扩大规模,满足国家重大需求,把产业做好,让这个产业在国内市场站得住,在国际市场也要站得住,参与国际市场的竞争。
(来源:中国建材集团、碳纤维研习社)
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