小小的碳纤维,实际是国民经济和国防建设中不可或缺的战略性新型材料。一直以来,全球碳纤维市场由日美两国企业垄断。但随着中国企业的后发追赶、自强进击,这一格局正在发生变化。中国俨然正成为全球碳纤维“第三极”。西安碳纤维制品受益于政策推动和产业快速发展,中国碳纤维企业近年来如雨后春笋般出现,数量已占全球近七成,同时整体产能已位居全球第三。那么,纳米碳纤维制品在这场新的跑马圈地运动背后,中国的碳纤维技术及市场进步了多少?日本的优势又还能保持多久?
碳纤维制品定制杂质缺陷最少化,这是提高碳纤维拉伸强度的根本措施,也是科技工作者研究的热门课题。在某种意义上说,提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。西安碳纤维制品原丝质量既决定了碳纤维的性质,又制约其生产成本。优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。在预氧化过程中,保证均质化的前提下,尽可能缩短预氧化时间。这是降低生产成本的方向性课题。
西安碳纤维制品高性能碳纤维因具有质量轻,高比强度,高比刚度等特性,在机身轻量化研究中占有绝对的优势地位。我国对于碳纤维复合材料的运用在航天领域发展得比较快,我国的航天器,比如火箭、卫星等使用周期短,碳纤维复合材料结构比重比较大,约占到20%,碳纤维制品定制与国外的探究和运用水平达到了齐平的地步。我国对于碳纤维复合材料在航空航天领域的研究机构,主要以研究高校为主,比如,北航、南航、哈工大等,主要负责碳纤维复合材料研究应用的工作。
由于国产大飞机的逐步问世及军用飞机、运载火箭、导弹和卫星的研发,纳米碳纤维制品碳纤维复合材料在这些领域的应用也将愈加广泛。当前,高性能碳纤维在中国经济及高科技产业的发展推动下,显现出“战略新兴产业”的生机,未来仍将保持较高的复合增长率。以往,西方国家在垄断全球市场同时对我国高性能碳纤维实行严格技术封锁,但中国企业在自力更生、激烈竞争当中正在不断取得突破。碳纤维制品定制有业内人士乐观指出,未来5到10年行业格局或将重塑。
简单来说,碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。原料不同,制作出来的碳纤维也完全不同,纳米碳纤维制品其中由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维,其生产工艺较其他方法简单,产量约占全球碳纤维总产量的90%以上,也是结构加固规定的原丝组成。从成分上看,碳纤维就是一种含碳量95%以上的材料,跟家里烧的炭没多大区别,但其结构与炭完全不同。碳纤维制品定制这种材料是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌,然后碳化及石墨化处理而成。也就是说,这是一种完全由人工干预制造而成的无机物材料。
中国碳纤维研究始于60年代初,但由于当时国际环境恶劣,且西方对中国进行高度技术封锁,加上国内资源紧张,西安碳纤维制品碳纤维的相关研究工作进展相对有限。直到1975年,在主持国防科技、装备和国防工业工作的张爱萍将军部署下,20多家研究所和企业联合起来共同攻关,终于解决了有无的问题。目前,碳纤维制品定制从企业数量来说,中国碳纤维企业的数量占到全球的67%。在政策推动及国内相关产业迅速发展情况下,大量涌现的中国企业正在升级技术搅动原来的全球碳纤维市场格局。