中國科學院山西煤炭化學研究所研究員張壽春團隊承擔的中國科學院重點部署項目——T1000級超高強度碳纖維制備，上周通過了中科院組織的專家驗收。該團隊成功突破T-1000級超強碳纖維核心技術，在國內(nèi)率先開發(fā)出高強度中空聚丙烯腈基碳纖維。制備的T1000級超高強碳纖維兼具高拉伸強度和高彈性模量特征，經(jīng)第三方機構(gòu)檢測，性能指標均達到業(yè)內(nèi)先進水平。
“我們通過深入分析碳纖維結(jié)構(gòu)與性能關聯(lián)性，開展了前驅(qū)體鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、紡絲液流變性調(diào)控、纖維微納米結(jié)構(gòu)控制及關鍵裝備技術研究，實現(xiàn)了干噴濕紡制備T-1000級超強碳纖維的核心技術突破。”張壽春表示。
張壽春介紹，當前碳纖維應用正在從單一的結(jié)構(gòu)承載型，向結(jié)構(gòu)—功能一體化方向發(fā)展。高強度中空聚丙烯腈基碳纖維既滿足結(jié)構(gòu)增強又具有隔熱、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)長絲具有細旦化和高強度特點，可編織性和纏繞性良好;也不同于傳統(tǒng)的實芯碳纖維，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)技術難度大，目前僅有德國巴斯夫公司和日本東麗公司掌握相關技術。山西煤化所研究團隊用了2年時間，在國內(nèi)率先開發(fā)了聚丙烯腈基中空碳纖維，打破了國外技術壟斷。
聚丙烯腈基碳纖維是航空航天、國防、民用工業(yè)領域不可或缺的關鍵材料，對國防安全和國民經(jīng)濟發(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路線，因為干噴濕紡技術具有生產(chǎn)效率高、碳纖維品質(zhì)好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，所以世界上高端牌號碳纖維主要采用干噴濕紡技術生產(chǎn)，然而這一技術長期被日本和美國公司壟斷，特別是T-1000及其以上級別的超高強度碳纖維技術對我國封鎖尤為嚴重。
張壽春表示，隨著應用領域的迅速擴大和應用要求的日益提高，高端碳纖維和新品種碳纖維已成為當前各國競相開發(fā)的熱點。該項研究將有助于我國高性能碳纖維多品種、系列化發(fā)展，對結(jié)構(gòu)輕量化和多功能化應用具有積極意義。
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