中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員張壽春團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目——T1000級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維制備，上周通過(guò)了中科院組織的專家驗(yàn)收。該團(tuán)隊(duì)成功突破T-1000級(jí)超強(qiáng)碳纖維核心技術(shù)，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)度中空聚丙烯腈基碳纖維。制備的T1000級(jí)超高強(qiáng)碳纖維兼具高拉伸強(qiáng)度和高彈性模量特征，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，性能指標(biāo)均達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。
“我們通過(guò)深入分析碳纖維結(jié)構(gòu)與性能關(guān)聯(lián)性，開(kāi)展了前驅(qū)體鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、紡絲液流變性調(diào)控、纖維微納米結(jié)構(gòu)控制及關(guān)鍵裝備技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡制備T-1000級(jí)超強(qiáng)碳纖維的核心技術(shù)突破。”張壽春表示。
張壽春介紹，當(dāng)前碳纖維應(yīng)用正在從單一的結(jié)構(gòu)承載型，向結(jié)構(gòu)—功能一體化方向發(fā)展。高強(qiáng)度中空聚丙烯腈基碳纖維既滿足結(jié)構(gòu)增強(qiáng)又具有隔熱、填充改性等特殊功能，是一種結(jié)構(gòu)功能一體化的新型中空碳纖維。
新型中空碳纖維不同于普通的中空碳膜材料，其連續(xù)長(zhǎng)絲具有細(xì)旦化和高強(qiáng)度特點(diǎn)，可編織性和纏繞性良好;也不同于傳統(tǒng)的實(shí)芯碳纖維，其芯部具有連續(xù)規(guī)整的中空結(jié)構(gòu)。但由于聚丙烯腈基中空碳纖維生產(chǎn)技術(shù)難度大，目前僅有德國(guó)巴斯夫公司和日本東麗公司掌握相關(guān)技術(shù)。山西煤化所研究團(tuán)隊(duì)用了2年時(shí)間，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)了聚丙烯腈基中空碳纖維，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。
聚丙烯腈基碳纖維是航空航天、國(guó)防、民用工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料，對(duì)國(guó)防安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的重要性。聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)主要有濕紡與干噴濕紡兩種技術(shù)路線，因?yàn)楦蓢姖窦徏夹g(shù)具有生產(chǎn)效率高、碳纖維品質(zhì)好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以世界上高端牌號(hào)碳纖維主要采用干噴濕紡技術(shù)生產(chǎn)，然而這一技術(shù)長(zhǎng)期被日本和美國(guó)公司壟斷，特別是T-1000及其以上級(jí)別的超高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)對(duì)我國(guó)封鎖尤為嚴(yán)重。
張壽春表示，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大和應(yīng)用要求的日益提高，高端碳纖維和新品種碳纖維已成為當(dāng)前各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。該項(xiàng)研究將有助于我國(guó)高性能碳纖維多品種、系列化發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化和多功能化應(yīng)用具有積極意義。
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