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摆脱进口突破美日技术封锁,中国碳纤维技

来源:石化 时间:2025/3/25
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中国可以生产48K大丝束碳纤维材料的消息,为什么引得世界震惊?中国之前的碳纤维材料为什么上不了台面?让我们一起走进今天的主题:中国48K大丝束碳纤维材料。----引子

大家好,我是大牛。进入21世纪以来,新材料和新能源成为全民热议的话题,像石墨烯、超导材料、半导体等等这些名词,仿佛一日之间走进了我们的生活。不仅如此,生活节奏加快,越来越多的新鲜事物不断涌入,我们的生活无时无刻不在发生着改变,这背后的原因你可能无法想象,我们正处于第三次工业革命的浪潮中。

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要是问第三次工业革命是什么样的时代?恐怕说到最后都离不开“硅”与“碳”这两种材料的应用,而在碳材料的应用领域,碳纤维是当之无愧的“新材料之王”。这个既可以造飞机、也可以造火箭,还可以用来造鱼竿,造羽毛球拍的碳纤维,究竟是什么样的一种材料可以让全世界的国家都围着它转?

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碳纤维

碳纤维是什么?用科学的解释它是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。而在大众的认知中,碳纤维是一种颜色漆黑、带有纹理、又轻便牢靠的材料。深入了解下去,你会发现碳纤维是外柔内刚的“真汉子”。一般而言,碳纤维的直径在10微米左右,七八根碳纤维聚集在一起相当于一根头发丝那么粗,所以按照丝束分类,碳纤维可以分为小丝束和大丝束,而小丝束以1K,3K、6K为主,其中1K就代表1千根碳纤维,后来逐渐发展成为12K和24K,不过这些仍然属于小丝束的范围,主要应用于体育用品、渔具,或者是飞机、导弹、火箭等领域,因此被叫做宇航级碳纤维。

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而48K以上的碳纤维通常被叫做大丝束,在网上还有60K,80K等,也就是说,碳纤维根数大于4.8万根以上,就可以应用于工业领域,像机电、交通运输、建筑和能源等等,因此大丝束又被叫做工业级碳纤维。不难看出,碳纤维材料覆盖了生活的方方面面,虽然说大丝束的碳纤维重量不及钢铁的1/4,但是大丝束具有极佳的力学性能,它的强度是钢铁的7到9倍,拉伸强度可以达到兆帕,在几千度的高温下,别的纤维都化为了灰烬,只有它可以毫发无损。所以碳纤维凭借着其自身耐腐蚀、高模量、密度低等特点,被冠以“新材料之王”的称号,又或者是“黑黄金”,不管怎么看,碳纤维的重要性只能是越来越高。

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碳纤维的来源及发展

早在年,碳纤维就成为爱迪生研究白炽灯发光体的材料,当时,爱迪生将富含天然线性聚合物的椴树内皮、黄麻等材料经过处理后,制作成需要的尺寸和大小,然后进行高温烘烤等过程,成体得到了初代碳纤维,而这也是白炽灯最早的灯丝。但是初代碳纤维的缺点十分明显,易碎,实用相差,所以使用了一段时间后,碳纤维灯丝在年被钨丝所取代。

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直到20世纪中期,碳纤维因为粘胶和醋酯等人造纤维的出现,再次被科学家所提及,将碳纤维引入到“再发明”的阶段。其中美国为了解决武器的耐高温和耐烧灼问题,在年美国率先使用人造丝成功研制出碳纤维,但是效果并不理想,含碳量并不高。后来美国空军基地以黏胶纤维为原料,成功研制出耐烧灼的碳纤维,效果还算不错,并投入市场进行大规模使用。这一时期,美国作为碳纤维的领导者,主要将碳纤维应用于航空领域。

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随后的七十年代,日本碳公司成功研制出以聚丙烯腈为原材料的高性能炭纤维,同样大规模投入生产使用,并于年,日本东丽公司凭借先进的聚丙烯腈原丝技术,与美国碳化物公司合作,双方互相交换碳纤维制造技术,共同开发高性能的聚丙烯腈基炭纤维。也是从这一刻开始,美国与日本走在了碳纤维技术发展的最前沿,截至到现在,美国与日本依然是碳纤维技术的领跑者。

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中国碳纤维技术的发展

其实中国的碳纤维技术起步较晚,在七十年代初,中国为了满足国家国防的需求,也组建了高分子复合材料物理研究室,但是直到九十年代,眼看着国外的碳纤维技术飞速的发展,国内却始终没有拿出像样的产品,碳纤维的核心技术始终无法突破,而且美国与日本对中国采取十分严密的技术封锁,就连进口碳纤维产品也要受到美日的限制,常常是供不应求的状况。直到21世纪初,中国大大小小几十家碳纤维企业也只能生产出小丝束的碳纤维材料,及基本都是1K和12K的碳纤维材料。

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虽然可以量产,但是制作工艺与美国和日本相比,差的不是一点半点,根本上不了台面。而且对于大丝束的碳纤维材料,中国依然只能依赖进口。有人会说,材料那么多,不用碳纤维不行吗?这一点就目前来看,还真的不行。据了解,我国大丝束碳纤维大约有70%依赖于进口,每年对于需求碳纤维的需求量在3.78万吨,占全球碳纤维需求量的34%,而这个数字只会持续上涨。面对这样的大缺口,中国什么时候能够摆脱被美日“卡脖子”的窘境?成为摆在中国人面前的一道坎。

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终于在年,一则震惊世界的消息传出,我国在众多高校、科学研究所、企业的共同努力下,终于将12K的小丝束跨越到48K的大丝束,实现碳纤维技术的重大突破,这也意味着中国的碳纤维技术已经初步达到世界领先水平。说到这,大牛认为,这个让世界震惊的消息,不如说是让世界激动的消息,为什么这么说呢?众所众知,中国的生产力在世界上都是数一数二的,一旦中国掌握了核心技术,实现大丝束碳纤维材料的大规模生产,单单凭借“中国制造”的能力,全球大丝束碳纤维材料紧张的市场需求,会瞬间得到缓解。

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事实也正是如此,在中国宣布突破大丝束碳纤维材料技术难关的第二年,中国就接到了第一批吨48K大丝束碳纤维原丝的出口订单,彻底打开了中国出口48K大丝束碳纤维的新局面。随着中国48K大丝束碳纤维产业化的不断完胜,中国在48K大丝束碳纤维领域已经逐渐走向规模化生产。并在年1月4日,中国石化上海石化宣布“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目正式开始建设,预计投资达到35亿元人民币,计划工程在年全部完工。这一项目一旦建成,将会大大改善我国在大丝束碳纤维领域被美日“卡脖子”的窘境。

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“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目投产后,不仅可以让上海石化成为我国第一家率先突破48K大丝束碳纤维产业化技术的企业,弥补中国在大丝束碳纤维领域多年来的技术空白,还会为世界的碳纤维技术发展注入新的动力,并推动国家碳纤维产业得发展。

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好了,本期文章就是这样,不知道各位是否还发现了生活中哪儿些产品应用到了碳纤维材料?你觉得中国占领国际市场需要多久?欢迎给牛总评论留言,记得

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