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发展ℱ中国碳纤维发展简史

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要了解国内碳纤维发展的历史,主要看李克健、李仍元、赵稼祥等人发表的文章。

1、1962年,中科院长春应用化学所成立以李仍元为组长的“聚丙烯腈基碳纤维的研制”课题组,开展大量的基础研究。

2、1970年代初,中科院化学所为了满足国家国防需要,在高分子物理研究室和特种高分子材料研究室抽调部分研究人员成立803和804组,此后在两组的基础上在组建了高分子复合材料物理研究室(九室,主任: 吴人杰);重点研究“碳纤维连续化制备”和“缩短碳纤维制备周期研究”并取得“四氯化锡”催化等成果。

3、1972年,化工部吉林化工研究院开展硝酸法研制碳纤维PAN原丝,并在年产3吨装置上取得硝酸一步法制取原丝,供山西燃化所和长春应化所研究碳纤维。山西燃化所以间接预氧化和碳化研究,并开展连续预氧化和碳化试验。

4、上海合成纤维研究所于1970年代初,开展硫氰酸钠法丙烯腈原丝研究,1975年提供给冶金部上海碳素厂2吨原丝研制碳纤维。

5、1975年11月13~24日在北京召开“7511”会议。

6、PAN基碳纤维原丝三种工艺路线发展吉林化工研究院硝酸一步法到1998年终止生产,改同北京化工大学、长春工业大学合作开展DMSO一步法生产碳纤维原丝;兰州化纤厂硫氰酸钠法原丝生产因2005年因停产而终止,改由上海石化腈纶事业部来发展,正在扩建年产3000吨装置;亚砜法由山西煤化所和北京化工大学推广,目前已建立多达10家以上原丝企业,技术主要来源主要为吉林石化和山西煤化所,其中中复神鹰和丹阳恒神技术主要来自上海的东华大学和国外设备制造商技术;二甲基乙酰胺法由吉林化纤和长春工业大学合作开发,吉林碳谷有限公司。

7、75年到90年,国外碳纤维进入飞速发展阶段,但国内仅实现从没有到有产品,不能够规模化生产。

8、91到99年,国内碳纤维与日本等差距越来越大,发展进入低潮期。

9、2000年碳纤维发展进入新阶段,2007年产能进入飞速发展阶段;目前国内有近30家企业。

来源:新浪博客qhdwfl


来源:碳纤维生产技术
复合材料化学冶金材料试验
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首次发布时间:2024-08-22
最近编辑:3月前
碳纤维生产技术
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聚焦ℱ碳纤维在国防装备中的应用

本文摘要:(由ai生成)碳纤维被誉为“黑色黄金”,具有高强度、低密度等优异性能,在军民领域广泛应用。其制造工艺复杂,少数国家掌握核心技术。碳纤维复合材料助力提升武器装备性能,成为衡量系统先进性的重要标志。我国正努力构建自主产业链,以掌握核心技术,推动国防建设和经济发展。目前国际上研制出一种世界上最小的无人机,如同苍蝇般大小,主体由碳纤维制成,仅重106毫克。该机可有望用于搜索和救援行动,比如进入遭受挤压的狭小空间内,搜寻特殊环境信息等,因而显示出军民两用的发展潜能。另据报道,近期一些军事和科技强国,纷纷将目光锁定在“碳纤维产业发展”等相关领域,竞相推出加快发展可再生碳纤维材料计划,并增设创新研究机构,欲重点推动工程纳米技术和碳纤维等6大关键技术领域快速发展,大有群雄逐鹿之势。科学探秘“黑色黄金”碳纤维碳纤维起源可追溯至1860年,由英国人瑟夫·斯旺在制作电灯灯丝中发明并获得专利。它是一种纤维状碳材料,呈黑色,质坚硬,是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温,又能像铜那样导电,具有电学、热学和力学等综合优异性能的新型材料,因其制造技术难度大、实用价值高,被业界誉为“黑色黄金”。碳纤维“外柔内刚”,不仅具有碳材料的本质特性,又兼备纺织纤维的柔软和可加工性,是新一代高性能增强纤维。比头发丝还细几倍的碳纤维与树脂、碳、陶瓷、金属等基体,经过特殊复合成型工艺制造,即可获得性能优异的碳纤维复合材料,能够广泛应用于航空、航天、能源、交通、军用装备等众多领域,是国防军工和民用生产生活的重要材料。难上难制造工艺复杂精细20 世纪50年代,为了解决导弹喷管和弹头耐高温、耐腐蚀等关键技术难题,美国率先研制出粘胶基碳纤维。1959年,日本近藤昭男发明了聚丙烯腈基碳纤维。由于碳纤维在军事领域凸显出提升武器装备性能的优异表现,引起了军事强国的高度重视。进藤方式的PAN-CF制造流程来源:罗益峰/低成本聚丙烯腈基碳纤维的创新发展随后一些国家重点投入,不断研制出更高性能、更多品种的碳纤维。日本先后突破高强、高模性兼备等一系列关键技术难题,使所研制的碳纤维复合材料独具优异的抗疲劳性能和环境适应能力,其整体水平一路领先。碳纤维看似简单,但其制造工艺十分复杂,是一项集多学科、精细化、高尖端技术于一体的系统工程,涉及化工、纺织、材料、精密机械等多学科领域,整个流程包含温湿度、浓度、粘度、流量等上千个参数高精度控制,稍有不慎就会严重影响碳纤维性能和质量稳定性,所以远非一般工艺技术所能媲美。随着当今碳纤维及复合材料广泛应用,规模化生产成为其产业化发展的重大瓶颈。每个量级的生产虽原理相同,但对各种工艺参数精确控制难度却有极大不同,十吨级、百吨级的生产线,不能简单 复 制到千吨级,例如聚合反应产生大量的热,使得温度均匀性恒定性极难控制。正因如此,目前只有极少数国家能够稳定生产出高性能碳纤维,且核心技术长期主要掌控在日本和美国企业巨头手中。其中,日本的三家公司碳纤维生产能力就占世界四分之三,成为业界“巨无霸”。强中强国防装备脱胎换骨据外媒报道,傲视群雄的F-35战斗机首飞时间一推再推,其中一个很重要原因,就是超重。为破解这一难题,洛克希德·马丁公司采取了很多办法,最终采用多达35%的碳纤维复合材料才大幅降低了机体重量。所以从某种意义上说,是碳纤维复合材料成就了F-35战机。F35如今,碳纤维复合材料优中优事关国家安全利益外军认为,现代信息化战争既是高技术装备之战,更是高性能材料之战。现代武器装备发展,隐身化、低能耗、高机动性、大载荷等趋势凸显,对碳纤维及复合材料性能要求越来越高。因此研制更高强度、更高模量的碳纤维和与之相匹配的高性能作战系统,已成为军事强国比拼尖端实力的重头戏。目前,发达国家正在碳纤维、先进树脂和制造技术三个方向上重点突进。目前,碳纤维拉伸强度与模量在理论上和实验室中,存在着巨大的提升潜力和空间,因而激战正酣。在树脂研究领域,重点发展高韧热固性树脂,能够提高武器装备部件的长效温度,并改善韧性、工艺性和耐湿热性能。而开发热塑性树脂,可显著提高武器装备抗冲击韧性和耐疲劳损伤性能。现代先进的自动化制造技术,可实现构件三维模型到制造一体化集成,适于制造大尺寸和复杂结构件,可有效提高装备质量可靠性和降低成本,从而促进国防军工更好发展。近年来,为适应我国国防建设发展需要,碳纤维及其复合材料已被列为国家重点支持的项目。专家认为,着眼未来建设完整自主的高水平产业链,努力把事关国家安全利益的核心技术真正掌握在自己手中,乃是实现兴国强军中国梦的必由之路。 不仅成为实现高隐身性能不可或缺的基础性材料,更成为衡量武器装备系统先进性能的重要标志。比如,由于X-47B、全球鹰、全球观察者、西风等飞行器应用碳纤维复合材料比例更高,使得其有效载荷、续航能力和生存能力均实现了新突破。现役F-22战斗机一个最大特点,就是隐身性能好,而这与其大量使用碳纤维复合材料休戚相关。此外,F-117A战斗机、B-2隐身轰炸机等也都采用了碳纤维吸波材料,包括瑞典“维斯比”级巡逻舰舰体用的均为全复合材料,因而拥有了高隐身、高机动、长寿命等先进作战性能。F22航天领域发展更是锱铢必较。如固体火箭发动机质量每减少1千克,射程就可增加16公里。所以,碳纤维复合材料被大量应用于美国“爱国者”导弹、“三叉戟”II、德国HVM超声速导弹、法国“阿里安”-2火箭、日本M-5火箭等发动机壳体,未来碳纤维更是发展小型化、高机动性、高精度、高突防能力先进战略性武器装备的重要基础。新型高性能碳纤维复合材料,具有更好的稳定性和可靠性,目前在高超声速飞行器、国际空间站、先进卫星等装备系统中被大量应用。美国防部在“面向21世纪国防需求的材料研究”报告中强调,“到2020年,只有复合材料才有潜力使装备获得20-25%的性能提升”。本文来源于网络,碳纤维生产技术编辑整理并配图。来源:碳纤维生产技术

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