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中国碳纤维研制现状及面临的问题

发表于:2019-11-17


  碳纤维是一种含碳量在95%以上,高强度、高模量纤维的新型高分子无机纤维材料,力学性能优异,被广泛应用于航空航天、轨道交通、车辆制造、武器装备、工程机械、基础设施建设、海洋工程、石油工程、风力能源、体育用品等领域。碳纤维研发已被我国列为国家战略性新兴产业。

 

 

 

  碳纤维研究现状

  碳纤维的主要生产国家/地区包括日本、美国、韩国、欧洲部分国家及中国台湾。技术先进国家在碳纤维技术发展初期已经意识到该材料的重要性,纷纷进行战略布局,大力推动碳纤维材料研发。

 

 

2010—2017年全球碳纤维相关论文篇数 

 

 

2010—2017年全球碳纤维相关专利篇数 

 

 

2010—2017年碳纤维论文与专利Top10国家或地区 

 

 

2010—2017年全球碳纤维论文数量Top20机构  

 

  掌握核心技术是关键

  过去碳纤维核心技术工艺、产能等主要被日本、美国以及欧洲少数发达国家和地区掌控,由于其高技术含量、高利润回报,西方国家长期对我国实行严格的技术封锁。近年来,我国在碳纤维领域不断取得突破:

  2016年1月,中国科学院所在国内率先实现了国产M55J制备技术重大突破,同年9月进行了制备技术验证,并获得拉伸强度4.15GPa、拉伸模量585GPa的高强高模碳纤维,后续研究进一步实现了国产M55J高强高模碳纤维连续稳定生产,纤维主体性能批间批内离散系数<5%。

  2018年,成功制备拉伸强度5.24GPa、拉伸模量593GPa的高强高模碳纤维,与日本东丽M60J高强高模碳纤维(拉伸强度3.92GPa、拉伸模量588GPa)相比,继续保持了拉伸强度上的优势。

  2019年,中国科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春团队围绕T-1000级超高强度碳纤维制备,承担的中国科学院重点部署项目所制备的聚丙烯腈基超高强度碳纤维,顺利通过验收,并

  成功开发聚丙烯腈基新型中空碳纤维。

 

  目前中国碳纤维研制面临的问题

  1.产业化工艺与装备核心技术仍未本质突破,在市场竞争中处于不利地位。

  2.碳纤维研制及应用重大基础科学问题尚未探明,高端碳纤维及其复合材料与国外仍存在代差。

  3.大部分应用领域缺乏复合材料设计-制造-评价-考核验证能力,“不会用、用不好”问题突出,碳纤维产业发展缺乏大规模应用出口。

  4.人才规模与分布问题没有得到明显改观。

  以碳纤维为代表的高性能纤维作为先进复合材料的重要组成部分,具有很大的发展潜力,将在今后很长时期内保持相当的活力。下一步,中国碳纤维技术产业应着力于碳纤维的高性能化和市场需要的新品种研发及生产,为中国复合材料行业的发展、为碳纤维企业的技术升级发挥积极的作用。

 

 

 

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