近段时间中国高科技质料研究喜报频传,在顺遂研发“笔尖钢”之后,不停被国外封锁把持的T800碳纤维也宣告实现了低本钱国产化。
图片来自飞扬军事
媒体报道,哈尔滨天顺化工科技开辟公司克日公布,该公司继在2015年乐成达产低本钱T700级碳纤维底子上,颠末一年受苦攻关,利用自产千吨线生产的原丝,再次突破低本钱T800级碳纤维生产技能。
长期以来,日本东丽公司在碳纤维行业的领先职位,所谓T300、T800、T1000等称呼,着实都是该公司的碳纤维型号,以是导致其型号在媒体的报道中,无形中演化成雷同于某种强度的碳纤维标杆。
东丽公司的T800有多锋利?
日本东丽公司的T800碳纤维是唯一被美国FAA答应用于波音777关键飞行部件的碳纤维,航空工业中碳纤维的紧张性不问可知。
然而,纵然称呼雷同,各公司的生产工艺和产物性能却差之千里。我们来举个栗子。
就拿集成电路来说,三星的14nm制造工艺固然和Intel的14nm制造工艺同属于14nm,但采取三星工艺加工出来的芯片在性能、功耗等方面与Intel的相比却存在肯定差距。
不警惕又黑了三星一把。
那么,国产的T800和日本东丽的T800也存在雷同同属T800,产物性能会不会也逊色不少呢?
国产T800和日本T800对比
我们从外貌物理形态和力学性能来分析。
外貌物理态
在外貌物理态上,相对于东丽T800碳纤维,国产T800碳纤维的外貌较为粗糙,沿纤维轴向分布着更麋集的沟槽,且沟槽的深度也较深,这种形貌特性有利于进步国产T800碳纤维与基体树脂的机器啮相助用,从而进步复合质料的界面性能。
(T800H碳纤维和国产T800碳纤维的AFM照片)
由于国产T800碳纤维的氧碳原子比约为T800碳纤维约为31.2%,约为东丽T800H碳纤维的2倍,因此,国产T800碳纤维可以或许通过化学键合或分子间作用力与基体树脂形成相互作用,从而进步复合质料的界面性能。加上之条件到的在外貌物理态上的差别,使得国产T800碳纤维与HT-280树脂能形成更好的界面黏结。
力学性能
国产T800/HT-280复合质料的0拉伸、90拉伸、弯曲、面内剪切和层间剪切等力学性能均广泛高于东丽T800/HT-280复合质料。此中,90拉伸强度高约25%,面内剪切强度、弯曲强度高约12%、层间剪切强度高约7%。
(T800H/HT-280复合质料和国产T800/HT-280复合质料90拉伸试样粉碎SEM照片)
由于国产T800碳纤维的氧碳原子比约为T800碳纤维约为31.2%,约为东丽T800H碳纤维的2倍,因此,国产T800碳纤维可以或许通过化学键合或分子间作用力与基体树脂形成相互作用,从而进步复合质料的界面性能。
也有专家在相干论文中指出:
国产T800碳纤维拉伸强度均匀值5.63GPa(东丽T800为5.49GPa),弹性模量均匀值292GPa,断裂伸长率均匀值1.9%,与东丽公司T800碳纤维产物同等,表明国产碳纤维力学性能完全到达了国外同类产物程度,且各项指标Cv值均较低,稳固性较好。
除了T800碳纤维本身性能更高,代价方面,国产T800的代价也只有国际代价的1/3,仅为350元/公斤。这实如今技能上能与国外同类产物争锋的同时,在订价上也占据主动,这对国产T800碳纤维的财产发展和贸易化应用就尤为关键了。别的,能耗低、排污少、投资少、生产本钱低都是T800的长处。
如今,在T800级底子上,国内科研公司正在攻关T1000级碳纤维生产技能,已经取得盼望。
技能赶超的背后是几代人的积极
碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略底子质料,中国碳纤维研究始于60年代初,由于当时国际环境恶劣,加上国内资源告急,碳纤维的相干研究工作盼望相对有限。
比年来,中国碳纤维财产发展敏捷,碳纤维产量稳步增长,具体环境如下图。
图片泉源见水印
但在看到进步的同时,也要看到差距。如今,国际碳纤维市场的半壁江山被日本占据,在小丝束纤维产能上,日本企业占环球的49%,在大丝束碳纤维产能上,日本企业占环球产能的52%。
不但产能上有差距,在产物质量和利用用途上也有差距,如今国内还无法贸易化量产可以对抗东丽T1000的产物,在用途方面,国产碳纤维重要用于自行车、高尔夫球棒和垂纶竿等体育休闲用品,而可以或许用于航天航空的碳纤维产物相对较少。
西方国家为了制止中国以此进步军用飞机性能以及在国际航空航天质料中得到竞争力,长期对中国施行T800系列碳纤维禁运。
T800碳纤维可广泛用于武器制造,图片泉源见水印
而如今,这一尴尬的局面或将随着T800的技能突破而渐渐扭转。
在这背后,是几代中国中国人的积极。2000年,金属学及质料科学家师昌绪老师提出要发展碳纤维,他说,纤维上不去,国防安全无包管,将死不瞑目。而当时的他已年近八十。
老老师已于2014年11月离世。而他,只是推动中国碳纤维发展史进程的一员。
金属学及质料科学家师昌绪老师
正是师昌绪等一批老一辈科学家的积极推动,和一大批冷静无闻的年轻研究职员的无私奉献,和国家的高度器重和大量资金投入,以及两条腿走路的方针,使中国碳纤维财产度过了最艰巨的时候。
国产T800碳纤维的乐成研发不但满意了国防军工的需求,将来若能推广开来,应用于多个行业,那么自行车行业作为此中一员,也将得到巨大的飞跃。
这下,咱们可不消吃技能跟不上的亏啦!
参考资料
《国产T800碳纤维/双马来酰亚胺复合质料的界面及力学性能》,李伟东,张金栋,刘刚,钟翔屿,张代军,包建文,肇研;
《久攻难克的碳纤维技能》,李克健;
《国产T800碳纤维表征分析及树脂基复合质料性能研究》,顾红星。
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