知识ℱ碳纤维复合材料基础：分类、构造及使用方法

目前，中国已系统掌握了T700级、T800级的千吨级技术，极大促进了我国碳纤维复合材料产业的发展，解决了国家航空航天产业对高端材料的急需。2018年5月8日，科技部高技术中心组织专家组，在北京化工大学对科技部863课题“聚丙烯腈碳纤维石墨化关键技术研究”课题进行技术验收。专家组认为该课题“自主研发并掌握国产M55J级高强高模碳纤维制备关键工艺技术；自主设计研制成功高温石墨化设备，形成了M55J级高强高模碳纤维工程化生产能力；制备出相应典型结构试验件”。技术水平达到任务书规定要求，一致同意通过验收。这是由北京化工大学国家碳纤维工程技术研究中心，联合威海拓展纤维有限公司、航天材料及工艺研究所和北京卫星制造厂有限公司承接的课题。经过三年的协同攻关，攻克纤维制备一系列关键技术，碳纤维及其复合材料性能指标与进口M55J碳纤维相当。该课题的完成具有重要的意义，标志着国产M55J级高强高模碳纤维材料，实现了从工艺到装备的完全国产化制备。之前，不管中国在T300、T700、T800、T1000这一系列上，依次取得实验制备、量产、大规模量产的突破，日本东丽都没有太当回事。因为他们也相信中国在T系列碳纤维实现突破，时间不会太长，这是预料之中的事。现在，在2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，位于连云港开发区的中复神鹰碳纤维公司，彻底完成了在这一领域的产业化。目前，中国已系统掌握了T700级、T800级的千吨级技术，极大促进了我国碳纤维复合材料产业的发展，解决了国家航空航天产业对高端材料的急需。反而是M系列碳纤维，现在是日本东丽仅存的最后核心竞争力，尤其是M55级别碳纤维，更是他的杀手锏产品，对华禁运，专供美国。这也是美国航天航空霸权的重要支撑和基石。中国研发出M55级别碳纤维，已经在材料领域，完全动摇美国航空航天霸权的根基了！【比铁还强40倍！】M55级别碳纤维到底有什么特别之处，引得美国、日本如此重视？其实M55具有4020MPa的强度，不算特别高，比T300的3530 MPa高，但比T300的3530 MPa高，T700的4900 MPa低。正常钢铁的抗拉强度是400-600MPa，抗拉强度在1620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金钢称超高强度钢。强度单位是这样的，每 10 MPa，就相当于一平方毫米截面的钢索、碳纤维索上，要承受1公斤的拉力。也就是说，截面为一平方毫米粗细的钢索，正常可以承受40-60公斤，超高强度的特种钢可以承受160公斤。但同样的碳纤维索可以承受400公斤以上。另外，碳纤维的密度比重只有还不到2（与水的密度相比），为每立方厘米1.8克左右，钢铁的比重大家知道，是7.9。碳纤维的重量只有钢铁的不到四分之一，强度却达到了普通钢铁的10倍。总体比强度是钢铁的40倍，真是强悍！【比钢还硬10倍！】这么说来，碳纤维很强，所以是航空航天的好材料。但是，M55级别碳纤维到底有什么特别之处？M55模量达到惊人的540 GPa，与之对应的T300和T700模量仅有230 GPa。T800和T1000也只有295 GPa。什么是模量呢？通俗地说，模量就是材料的抗形变能力。等于拉力与变形程度的比值。钢材的模量一般在200 GPa，可见普通碳纤维的模量比钢铁高，但高出的程度有限。但M55级就不同了，在强度是普通钢铁10倍的同时，模量也就是抗变形程度，也达到了钢铁的接近3倍！简单地说，T系列韧劲强，M系列既韧又硬，不但抗拉，而且变形小！尤其是在追求精密的航空航天领域，高模量碳纤维成为了不可替代的材料。比如卫星在外太空经历阳光下的200度高温到背阴下的零下100度变化，卫星材料需要经历严苛的热胀冷缩环境，这就需要模量高、收缩弹性较小的高模量碳纤维。还比如高超音速飞行器，既追求结构材料的轻量化，还追求精密的外形结构不能变形，这就必须使用高模量碳纤维。以前，我国的卫星需要花高价从国际市场上购买中等模量碳纤维，而且价格不菲。M55级别的碳纤维，对中国实施全面禁运，中国的航天武器发展严重受到影响！【中国即将完成碳纤维材料的大满贯！】其实，在2016年初，中国科学院宁波材料技术与工程研究所特种纤维事业部就完成了M55级高强高模碳纤维试制的突破。但这一次的意义在于，中国实现了M55级碳纤维的量产！随着中国试制M55系列碳纤维的消息出来，国际市场上M55系列碳纤维价格已经悄然下降。从2万元一公斤，下降到不到一万元。当然还是很贵——现在一克银子才不到3.6元一克，一公斤银子也就3600元。不管怎么样，我们已经具备了高强高模碳纤维的量产能力，下一步就要在质量稳定性以及产业化放大方面完成突破。另外在M55之上，日本还有实验室化的M60和M70，模量自然是600 GPa 和700 GPa。当然模量增长不多，价格超昂贵，用途很有限，基本属于追求极端性能的炫技性质。不过，同样在2018年初中科院宁波材料所，也已经在实验室成功突破了M60的制备技术。中国很快将完成碳纤维材料的大满贯！踏踏实实地走好自己的路，让日本人美国人震惊去吧！本文来自腾讯新闻客户端自媒体-军武报道，原文题目：中国终于突破最强材料量产，动摇美国霸权，令日本恐慌。特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术