中國碳纖維的生力軍
碳纖維是一種纖維狀碳材料,呈黑色,質(zhì)堅硬,是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼耐高溫,又能導電,具有電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等綜合優(yōu)異性能的新型材料,因其制造技術(shù)難度
大、實(shí)用價(jià)值高,被業(yè)界譽(yù)為“黑色黃金”。它能夠廣泛應用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領(lǐng)域,是國防軍工和民用生產(chǎn)生活的重要材料。
全球碳纖維核心技術(shù)一直被牢牢掌控在日本、美國等少數發(fā)達國家手中,他們始終保持對中國碳纖維行業(yè)嚴格的技術(shù)封鎖。為了突破這一封鎖,在國家發(fā)展和改革委的鼎力支持下,由中科院山西煤炭化
學(xué)研究所牽頭的碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室于2009年獲批建立。
科學(xué)、技術(shù)和工程的有機結合
“碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室以增強我國碳纖維制備技術(shù)的自主創(chuàng )新能力,突破核心技術(shù),提升產(chǎn)業(yè)競爭力為目標,以該領(lǐng)域技術(shù)的重大科研成果進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化為任務(wù),以市場(chǎng)為導向,
圍繞新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要,開(kāi)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),提高碳纖維制備技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng )新能力。”實(shí)驗室主任呂春祥告訴記者。
碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室依托在中科院山西煤化所建設,中科院寧波材料所、化學(xué)所、上海有機所為共建單位。實(shí)驗室實(shí)行理事會(huì )領(lǐng)導下的實(shí)驗室主任負責制,理事長(cháng)單位為中科院山西煤化所。
“在國家專(zhuān)項經(jīng)費支撐下,通過(guò)基礎研究、工程化研究、工業(yè)化示范到產(chǎn)業(yè)應用的全過(guò)程研究,形成具有自主知識產(chǎn)權的原創(chuàng )技術(shù),實(shí)現了基礎研究、高技術(shù)攻關(guān)、工程化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的系統性和集成
性。”呂春祥說(shuō)。
實(shí)驗室瞄準的是國家重大戰略和國民經(jīng)濟需求,針對的是碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的瓶頸技術(shù)。“我們通過(guò)集中中科院內外的相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢力量,構建國家層面的完整的聚丙烯腈碳纖維關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、工程
化研究和產(chǎn)業(yè)化應用支撐平臺,開(kāi)發(fā)具有國際先進(jìn)水平的工藝、裝備和配套材料的系列化碳纖維制備技術(shù),建立碳纖維工藝規范、表征手段和技術(shù)標準,提高我國聚丙烯腈碳纖維領(lǐng)域的自主創(chuàng )新和技術(shù)
集成能力。”與此同時(shí),實(shí)驗室還要建立碳纖維領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研的結合機制,與產(chǎn)業(yè)部門(mén)緊密結合,引領(lǐng)和帶動(dòng)高性能碳纖維開(kāi)發(fā)和應用順利進(jìn)行。
2010年,碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室組織召開(kāi)了**屆技術(shù)委員會(huì )**次會(huì )議,技術(shù)委員會(huì )名譽(yù)主任、資深兩院院士師昌緒先生,技術(shù)委員會(huì )主任才鴻年院士等多名國內碳纖維專(zhuān)家參加了會(huì )議,對
實(shí)驗室的發(fā)展提出了重要的建議和意見(jiàn)。在這次會(huì )議中,原中科院副院長(cháng)施爾畏語(yǔ)重心長(cháng)地說(shuō):“要充分利用碳纖維制備技術(shù)工程實(shí)驗室平臺,做好碳纖維研發(fā)工作;要靜下心來(lái)持之以恒地把科學(xué)、技
術(shù)和工程基礎有機結合起來(lái),以占領(lǐng)碳纖維技術(shù)高地,使工程實(shí)驗室真正成為中國碳纖維的生力軍;要把與用戶(hù)結合放在首位,以應用推動(dòng)研究;要結合國家有關(guān)規劃形成系統布局,抓住機遇,不圖虛
名,走出一條工程實(shí)驗室發(fā)展的路子來(lái)。”
占領(lǐng)碳纖維技術(shù)高地
近幾年來(lái),碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室圍繞航空、航天、能源、交通等領(lǐng)域的重大戰略任務(wù)與重點(diǎn)工程對碳纖維復合材料的迫切需求,建立碳纖維制備工程化技術(shù)平臺,開(kāi)展丙烯腈聚合、原絲紡制
、氧化碳化后處理等工程化技術(shù)研究,研制了聚合反應器、紡絲專(zhuān)業(yè)設備、氧化爐、高溫炭化爐、石墨化爐等關(guān)鍵設備,開(kāi)發(fā)自主知識產(chǎn)權的碳纖維制備工藝和配套材料并形成成套技術(shù)和應用評價(jià)體系
。
2009年,由該實(shí)驗室的中試基地—中科院山西煤化所揚州碳纖維工程技術(shù)中心研發(fā)生產(chǎn)的宇航級T300碳纖維實(shí)現工藝定型和穩定供貨,這一技術(shù)突破了日本、美國等發(fā)達國家的技術(shù)與市場(chǎng)壟斷壁壘,實(shí)
現了尖端領(lǐng)域碳纖維的國產(chǎn)化保障,滿(mǎn)足了國家重大需求。此后,實(shí)驗室又相繼突破了T700、T800碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù),為國家尖端領(lǐng)域重要裝備的研究和生產(chǎn)發(fā)揮了重要的作用。高性能碳纖維的穩定量
產(chǎn)和新產(chǎn)品的不斷研發(fā),將會(huì )極大地促進(jìn)國產(chǎn)碳纖維及復合材料領(lǐng)域的發(fā)展,促進(jìn)新材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的升級,同時(shí)也為我國國防軍工事業(yè)的發(fā)展作出了有益探索。
“碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室抓住國家將新材料產(chǎn)業(yè)作為戰略性先導產(chǎn)業(yè)的契機,采用先進(jìn)技術(shù)建設高性能碳纖維項目,加快高性能聚丙烯腈基碳纖維項目的建設,推動(dòng)高性能碳纖維及其復合材料
工業(yè)化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展。”呂春祥介紹,實(shí)驗室技術(shù)先后支持中科院山西煤化所揚州碳纖維工程技術(shù)中心、河南永煤碳纖維有限公司、常州中簡(jiǎn)科技發(fā)展有限公司、山西鋼科碳材料有限公司、浙江泰
先新材料股份有限公司等單位建設了T300、T700、T800碳纖維工程化研究平臺和產(chǎn)業(yè)化基地,提升了我國在碳纖維領(lǐng)域的自主創(chuàng )新和技術(shù)集成能力,對滿(mǎn)足關(guān)鍵領(lǐng)域用碳纖維的國產(chǎn)化應用,抵御國外的
封鎖,具有重要的意義。
碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室產(chǎn)業(yè)化基地的建設,得到了各級領(lǐng)導的高度關(guān)注,江澤民、李長(cháng)春、王剛、萬(wàn)鋼等黨和國家領(lǐng)導人先后視察了揚州碳纖維工程技術(shù)中心、河南永煤碳纖維有限公司,對碳
纖維國產(chǎn)化工作給予高度評價(jià)。
碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室建成以來(lái),取得了豐碩的成果,先后獲得了中國科學(xué)院杰出科技成就獎、山西省科技進(jìn)步獎一等獎、國家國防科工局創(chuàng )新團隊獎、國家科技進(jìn)步獎二等獎等獎勵,申請專(zhuān)
利40余項,已授權28項,在國內外期刊發(fā)表研究論文60余篇。碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗室已成為碳纖維技術(shù)研發(fā)基地、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)支撐基地、碳纖維人才培養基地。