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《大國(guo)之材》原(yuán)創文章(zhang)
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圖片(pian)：受訪人(rén)提供、圖(tú)蟲創意(yi)
《大(da)國之材(cái)》第三集(jí)《碳纖維(wei)》攝制組(zǔ)前往拜(bai)訪時，滿(mǎn)頭銀發(fā)的徐🌈樑(liang)華正穿(chuān)着白大(da)褂，在這(zhè)條原絲(si)碳化中(zhong)💘試線上(shang)認真指(zhi)導學生(shēng)作業。
身(shen)兼國家(jiā)碳纖維(wéi)工程技(jì)術研究(jiū)中心主(zhǔ)任、北化(huà)碳纖💘維(wei)及功能(néng)高分子(zǐ)教育部(bù)重點實(shi)驗室副(fù)主任、碳(tàn)纖維及(ji)複合材(cái)料研🔅究(jiū)所所長(zhang)等職，徐(xú)樑華紮(zhā)根碳纖(xian)維研究(jiū)領域已(yi)30多年，經(jing)曆了♍國(guo)産碳🍓纖(xiān)維發展(zhǎn)的一半(ban)曆程。
01
打破固(gù)有思維(wei)重樹碳(tan)纖維國(guo)産化主(zhu)流工藝(yì)
從20世紀(jì)60年代末(mo)到80年代(dài)，國産碳(tan)纖維經(jīng)曆了艱(jian)難的階(jiē)段，材料(liào)🐇界從對(duì)其認知(zhi)到科研(yán)力量皆(jiē)為欠缺(quē)。
關鍵(jiàn)的原因(yīn)是，國産(chǎn)化主流(liu)技術未(wei)能找到(dào)。
随着市(shì)場對碳(tàn)纖維需(xū)求的推(tuī)動，國家(jiā)和政府(fu)加大了(le)對碳🚶♀️纖(xiān)維研發(fa)的支持(chí)力度。“十(shí)五”期間(jian)在國家(jiā)“863”項目推(tui)動下，形(xíng)成了北(bei)✏️京化工(gōng)大學、中(zhōng)科院山(shān)西煤化(hua)❗所、山東(dōng)大學為(wei)主要力(li)♌量的三(sān)✊個相對(duì)集中的(de)研發基(ji)地。
從事(shì)高性能(néng)聚丙烯(xī)腈（PAN）碳纖(xian)維科學(xué)技術研(yan)究，徐樑(liang)華深🌈感(gǎn)使命🌈重(zhòng)大，感歎(tan)不容易(yi)，“它需要(yao)有很淡(dan)定的✂️心(xīn)态才能(néng)做得出(chū)來” 。
上個(gè)世紀代(dài)表中國(guó)碳纖維(wei)水平的(de)是硝酸(suan)法技術(shù)🔴，然而❄️硝(xiāo)酸法🔞在(zài)國際上(shàng)已經被(bei)淘汰，現(xiàn)在代表(biao)中國碳(tan)纖維水(shui)💁平的是(shi)二甲基(jī)亞砜法(fa)。當時國(guo)内已擁(yong)有二甲(jiǎ)基亞砜(fēng)技術，但(dan)是由于(yú)固有思(sī)維未⛱️突(tu)破被擱(gē)置。
徐樑(liáng)華團隊(dui)
徐樑華(hua)率領團(tuan)隊，基于(yú)PAN/DMSO間歇溶(rong)液聚合(he)、一步法(fǎ)濕法紡(fǎng)💯絲工藝(yi)，在國内(nei)率先研(yán)發出二(èr)甲基亞(yà)砜溶液(ye)體系制(zhì)備具有(you)規整表(biao)截面⛱️結(jie)構碳纖(xiān)維原絲(sī)的國産(chan)化技術(shu)，重新确(que)立了二(èr)甲基亞(ya)砜原絲(sī)工藝路(lù)線在碳(tan)纖維國(guó)📱産化發(fā)展中的(de)主體地(dì)位。
按此(ci)工藝生(sheng)産的聚(jù)丙烯腈(jing)原絲的(de)質量完(wan)全符合(he)高強碳(tan)纖維生(sheng)産的需(xū)要，國産(chǎn)碳纖維(wei)從此走(zou)上了🔱從(cong)高強、高(gāo)強中模(mo)、高模、高(gāo)模高強(qiang)有序發(fa)展的快(kuài)速軌道(dào)。
02
沖出對(dui)标困局(ju)實現國(guó)産技術(shu)自主創(chuàng)新
如果(guǒ)說本世(shì)紀初的(de)碳纖維(wei)技術處(chù)于轉型(xing)階段，那(na)㊙️麼✌️現在(zai)的碳🧡纖(xiān)維産業(ye)可謂處(chu)于升級(ji)階段。“徐樑(liang)華說。
雖堅守(shou)碳纖維(wei)産業的(de)基礎研(yan)究本分(fèn)工作，徐(xú)樑華🏒團(tuan)隊卻不(bú)☀️忘創新(xin)。
“十五”期(qi)間，北京(jing)化工大(da)學和山(shan)西煤化(huà)所分别(bié)展開了(le)T700級碳纖(xiān)維的研(yan)發。兩者(zhě)走的研(yan)究路線(xiàn)不一，山(shān)西煤化(hua)所走的(de)是幹噴(pēn)濕紡路(lu)線，徐樑(liang)華團隊(dui)提出了(le)濕紡工(gong)㊙️藝制備(bèi)🆚國産T700級(jí)高強碳(tàn)纖維的(de)技術方(fāng)向并得(dé)到了科(kē)技部的(de)支持。
經(jīng)過4年的(de)努力，濕(shī)紡T700級碳(tan)纖維實(shí)現了關(guan)鍵技術(shu)突🙇🏻破，并(bìng)應用到(dao)以光威(wēi)為代表(biǎo)的碳纖(xiān)維企業(ye)中，這意(yì)味着國(guo)産高強(qiáng)💰碳纖維(wei)産業化(huà)技術空(kōng)白被填(tian)補上🏃🏻♂️了(le)。“這個原(yuán)始創新(xīn)是我們(men)獨有的(de)，連日本(ben)都沒有(yǒu)”。
實現國(guó)産碳纖(xian)維技術(shu)自主創(chuàng)新，無疑(yi)讓徐樑(liáng)華團隊(dui)💋推💋動碳(tan)✉️纖維國(guó)産化的(de)信念更(gèng)加堅定(ding)，“國産碳(tan)纖維發(fa)展到現(xian)在，我們(men)可以不(bu)對标國(guo)外，做自(zi)己的🔴技(ji)術”。
03
中(zhōng)國碳纖(xiān)維産業(yè)邁入了(le)快速發(fa)展的第(dì)二個階(jiē)段。随着(zhe)😄新能❗源(yuan)汽車及(jí)其他現(xiàn)代工業(ye)的發展(zhan)，黑色黃(huang)金”迎來(lái)發展風(feng)口。
在此(cǐ)過程中(zhōng)，原絲生(shēng)産技術(shù)、碳化生(sheng)産技術(shu)及對應(yīng)✉️生産設(she)備均不(bu)斷發展(zhǎn)完善，而(ér)下遊的(de)碳纖維(wei)終端應(ying)用則高(gao)端應用(yòng)與低端(duān)應用并(bìng)存。對于(yu)目前國(guo)産碳纖(xian)維發展(zhan)現狀有(yǒu)什麼樣(yàng)的看法(fǎ)？徐樑華(huá)從企業(yè)定位和(hé)應用角(jiao)度給出(chū)了答案(àn)。
以下是(shi)《大國之(zhī)材》整理(li)的對話(huà)内容：
《大(da)國之材(cái)》：國産碳(tàn)纖維市(shi)場價格(gé)如何？
：，碳(tàn)纖維具(jù)有特殊(shū)的優異(yì)性能，一(yi)定要将(jiāng)其性能(neng)用出來(lái)，它的價(jià)值才會(hui)體現出(chu)來。第二(èr)，現在碳(tan)纖維的(de)産業發(fā)展有一(yī)✔️個現象(xiang)，盲目地(di)擴大産(chan)能，大家(jiā)覺得把(ba)它賣🙇♀️出(chu)去就行(hang)了。所以(yǐ)國内碳(tan)纖維的(de)銷售價(jia)一直較(jiào)低，大🧑🏾🤝🧑🏼家(jia)一直沒(méi)♈有考慮(lü)到它的(de)價值。
體(ti)現碳纖(xiān)維價值(zhi)化的應(yīng)用需要(yào)把應用(yòng)設計和(he)應用服(fú)務這兩(liǎng)個方面(miàn)做好，其(qi)高價值(zhi)化應用(yong)就體現(xiàn)出來了(le)。
碳纖維(wéi)不能跟(gēn)玻璃纖(xiān)維等去(qu)競争市(shi)場，否則(ze)價值💞無(wú)法🧡體🧑🏾🤝🧑🏼現(xiàn)。碳纖維(wéi)屬于“貴(gui)族”材料(liào)，是高價(jia)值的材(cai)料，一定(ding)🏃🏻要用在(zai)該用的(de)地方♈。如(ru)航天航(háng)空及國(guo)民經濟(ji)領域中(zhong)工業領(ling)域的一(yī)些高端(duān)裝備。
《大(dà)國之材(cái)》：您如何(he)看待碳(tàn)纖維在(zài)風電、汽(qì)車、軌道(dào)交通上(shang)的應用(yong)？
徐樑華(hua)：碳纖維(wéi)不能去(qu)競争低(dī)容量的(de)風電葉(yè)片市場(chang)。
假如風(fēng)電葉片(piàn)容量要(yào)求變大(da)了，就是(shi)碳纖維(wei)的天下(xia)了。比方(fang)5兆🧑🏽🤝🧑🏻、7兆、10兆(zhào)等大容(rong)量的風(feng)電葉片(pian)，需要将(jiāng)葉片做(zuo)📱大，或者(zhě)葉片的(de)❄️單位兜(dou)風面積(jī)要求增(zēng)加。此時(shi)♈玻璃纖(xian)維因比(bǐ)重較大(dà)、剛度不(bu)夠的限(xian)制，就無(wu)法滿足(zu)了，而碳(tàn)纖維在(zai)這兩方(fāng)面是強(qiang)項。
所以(yǐ)海洋風(feng)電，或者(zhě)大瓦數(shù)大功率(lü)風電葉(yè)片，一定(dìng)要用碳(tàn)纖維，其(qí)價值就(jiu)能體現(xiàn)出來。
碳纖(xian)維在汽(qi)車領域(yù)的應用(yong)範圍和(he)方法，到(dao)現在為(wei)止未出(chu)🧑🏾🤝🧑🏼現特别(bié)成熟的(de)結論。此(ci)外中國(guo)沒有特(te)别高端(duan)的乘用(yong)車，汽車(chē)廠家利(lì)潤水平(ping)本來不(bú)高，所以(yi)碳纖維(wéi)複合材(cai)料在中(zhōng)國市場(chǎng)上的應(ying)用難度(dù)可能會(hui)更大一(yī)些。我認(rèn)為碳⛹🏻♀️纖(xiān)維在汽(qì)車方面(miàn)的應用(yong)是一❄️種(zhǒng)儲備技(jì)術，或者(zhe)說是驗(yàn)證性的(de)應用。
碳纖(xian)維在汽(qi)車上的(de)應用應(yīng)把準碳(tan)纖維的(de)綜合優(you)🙇🏻勢，把應(yīng)用技術(shù)發展起(qi)來。像現(xiàn)在
碳纖維(wei)在汽車(chē)上的應(ying)用能發(fā)揮其價(jià)值的地(dì)方是加(jiā)🏃♀️固✌️、局部(bù)加強、和(hé)輕量化(hua)，但是其(qí)軟肋是(shì)怕沖擊(jī)。我認為(wei)抗沖擊(jī)的任務(wù)，應由金(jīn)⭐屬承擔(dān)🐅，如鋁合(he)金等輕(qīng)質金屬(shu)；加固方(fāng)面則由(yóu)碳📧纖維(wéi)承擔，兩(liang)者結合(hé)起來，現(xiàn)在像寶(bǎo)馬，也是(shì)走的這(zhè)條路。
軌(guǐ)道交通(tong)方面，輕(qing)量化，從(cong)技術層(céng)面上來(lai)講，是碳(tan)纖維非(fēi)常好的(de)應用點(dian)。比如高(gao)鐵，需要(yào)用電驅(qu)動；而現(xiàn)💰在電網(wǎng)建設跟(gēn)不上高(gāo)鐵的發(fā)展需要(yao)，特别是(shi)有些地(dì)方，因為(wéi)電網不(bu)完善，高(gāo)鐵沒🥰法(fa)通過去(qu)。高鐵的(de)輕量化(huà)，是解決(jue)高鐵耗(hao)電非常(chang)理想的(de)途徑之(zhī)一。此外(wai)🌈，随着耗(hao)電需求(qiu)下降，電(diàn)網的壓(ya)力随之(zhī)下降，從(cóng)長遠來(lái)講，它效(xiào)益也☀️是(shì)可以體(ti)現的。
總(zong)之，碳纖(xiān)維因其(qi)特性，在(zai)裝備存(cún)在交互(hù)碰撞的(de)領域使(shi)🌈用🐅并不(bu)很成功(gong)，而在不(bu)交互碰(pèng)撞領域(yù)的使用(yong)很成功(gong)。
徐樑華(huá)據我總(zong)結，中國(guo)碳纖維(wéi)應用市(shì)場，其實(shi)都是模(mo)仿西方(fang)☁️國👣家。如(ru)此産生(sheng)一個弊(bì)端，别人(ren)的市場(chang)開拓出(chu)來以後(hòu)🔞，蛋糕已(yǐ)經畫好(hao)了，我們(men)僅僅是(shi)從人家(jia)蛋糕裡(lǐ)分一小(xiao)塊蛋糕(gao)。
西方發(fa)達國家(jiā)隔幾年(nian)就有新(xīn)領域的(de)應用發(fa)現，我們(men)卻沒有(yǒu)。我們缺(que)兩個條(tiao)件，一是(shì)材料的(de)應用服(fú)務跟不(bu)上，做材(cái)料的不(bu)思考怎(zěn)麼把它(ta)用出去(qu)，隻想着(zhe)賣出去(qu)，市場地(di)位不❌高(gāo)；二是應(ying)用設計(jì)能力很(hěn)差，未形(xing)成材料(liào)合理應(ying)用的主(zhǔ)觀思維(wéi)，跟随西(xī)方國家(jia)的腳步(bu)。中國需(xū)要有正(zheng)向設計(ji)能力，中(zhōng)國的複(fú)合材料(liao)真正要(yào)做強，一(yi)定要會(hui)自己開(kai)拓市場(chǎng)。
：針對(dui)目前的(de)碳纖維(wei)濕紡和(hé)幹噴濕(shi)紡兩大(da)産業化(huà)✌️技術路(lù)線，您認(rèn)為國内(nei)碳纖維(wei)要實現(xian)低成本(běn)化應如(ru)何推進(jìn)？
：提速提(ti)束。一個(ge)是把速(su)度提上(shang)來，一個(ge)把絲束(shù)提上去(qù)。
幹噴濕(shi)紡優點(diǎn)是走速(su)度，但它(tā)的絲束(shu)不容易(yi)提上去(qu)。濕紡紡(fang)絲的缺(quē)點是速(su)度慢，但(dàn)它的優(you)點是可(kě)以把絲(sī)束提💋上(shang)去💔。這兩(liang)個回歸(gui)到一個(ge)共性問(wen)題，就是(shi)生産效(xiao)率的提(tí)高，這都(dou)是低成(chéng)本化的(de)途徑。
工(gong)業用碳(tan)纖維技(jì)術的發(fā)展，幹濕(shī)紡是途(tú)徑之一(yī)，但不是(shi)全😍部，大(dà)絲束也(ye)是個途(tu)徑。現在(zai)從技術(shu)推進的(de)㊙️話，兩♌條(tiáo)腿都得(dé)走，一個(gè)是大絲(si)束，一個(gè)是幹濕(shī)紡。
目前(qián)國内大(dà)絲束技(ji)術隻到(dào)48K，這方面(miàn)下一步(bù)可能有(you)兩個任(ren)務要進(jìn)行：一個(gè)是大絲(sī)束的紡(fang)絲和碳(tan)化技術(shù)，從碳纖(xiān)維制備(bèi)和工藝(yi)✉️角度來(lái)講，大絲(si)束比小(xiǎo)絲束難(nan)，技術問(wen)題也需(xu)要慢慢(màn)的去突(tū)破； 二是(shi)大絲束(shu)做複合(he)材料，效(xiao)率高，但(dan)是成型(xíng)過程中(zhong)間☀️也有(you)些技術(shù)要突破(pò)。