1月28日,中國科學院寧波材料技術與工程研究所特種纖維事業部在高強高模碳纖維國產化製備技術領域取得突破,製備得到的高性能碳纖維拉伸強度為4.86GPa、拉伸模量為541GPa,在模量達到國外同類產品性能(540GPa)的同時,拉伸強度遠優於國外產品(4.02GPa),從而打破了國外在該領域的壟斷並填補了國內技術空白。
高強高模碳纖維又稱為石墨纖維,與傳統高強碳纖維相比,其含碳量高達99%以上,且具有更高的模量。此外,還具有熱膨脹係數低、導電性高、熱穩定性好、尺寸穩定等優點,在宇宙飛行器及航空航天等領域作為關鍵材料得到應用。一直以來,高強高模碳纖維的核心製備技術被國外少數幾家公司壟斷,如日本東麗公司除擁有成熟的T800、T1000等高強中模級碳纖維產品外,還擁有M40J、M50J、M55J、M60J等高強高模級碳纖維產品。鑑於高強高模碳纖維在國防領域的重要意義,其製備技術一直對國內封鎖,而其產品也對國內禁運。
寧波材料所特種纖維事業部成立於2008年,成立伊始便以高性能碳纖維作為研製目標,依託國家發改委碳纖維製備技術國家工程實驗室、國家發改委碳纖維檢測表徵平台等先後突破了高強中模碳纖維中試及工程化技術。2014年年底,事業部開始高強高模碳纖維的研製工作,於2015年5月成功製備得到M50J級高強高模碳纖維,經過航空、航天、核能等單位檢測,拉伸強度及拉伸模量分別高達5.12GPa、475GPa,該性能達到甚至超過了國外同類產品,隨後進行了連續穩定化的生產。2015年年底,事業部開展了更高一級M55J級高強高模碳纖維研製工作,並於2016年1月底成功實現其製備技術突破。目前,寧波材料所已經具備M40J、M46J、M50J級產品連續穩定生產能力,並形成了M55J級高強高模碳纖維製備技術。
國產M55J級高強高模碳纖維雖然在主體性能上達到甚至超過了國外同類產品,但高級工程師張永剛認為目前仍需要解決M55J級國產碳纖維的穩定化生產及複合材料加工時纖維與基體匹配性等問題。為此,在未來工作中,王雪飛、錢鑫將分別針對高強高模碳纖維結構及性能穩定化、纖維表面結構設計與複合材料性能相關性等領域開展研究工作。
據悉,特種纖維事業部在實現M55J級高強高模碳纖維穩定化生產的同時,後續將開展M60J級高強高模碳纖維的研製工作。