中国终于突破最强碳纤维量产,动摇美国霸权,美国一片恐慌!

2018年5月8日, 科技部高技術中心組織專家組, 在北京化工大學對科技部863課題“聚丙烯腈碳纖維石墨化關鍵技術研究”課題進行技術驗收。

專家組認為該課題“自主研發并掌握國產M55J級高強高模碳纖維制備關鍵工藝技術;自主設計研制成功高溫石墨化設備, 形成了M55J級高強高模碳纖維工程化生產能力;制備出相應典型結構試驗件”。 技術水平達到任務書規定要求, 一致同意通過驗收。


這是由北京化工大學國家碳纖維工程技術研究中心, 聯合威海拓展纖維有限公司、航天材料及工藝研究所和北京衛星制造廠有限公司承接的課題。 經過三年的協同攻關, 攻克纖維制備一系列關鍵技術, 碳纖維及其復合材料性能指標與進口M55J碳纖維相當。

該課題的完成具有重要的意義, 標志著國產M55J級高強高模碳纖維材料, 實現了從工藝到裝備的完全國產化制備。


之前, 不管中國在T300、T700、T800、T1000這一系列上, 依次取得實驗制備、量產、大規模量產的突破, 日本東麗都沒有太當回事。 因為他們也相信中國在T系列碳纖維實現突破, 時間不會太長, 這是預料之中的事。

現在, 在2018年2月, 中國完全自主研發出第一條百噸級T1000碳纖維生產線,

位于連云港開發區的中復神鷹碳纖維公司, 徹底完成了在這一領域的產業化。

目前, 中國已系統掌握了T700級、T800級的千噸級技術, 極大促進了我國碳纖維復合材料產業的發展, 解決了國家航空航天產業對高端材料的急需。


反而是M系列碳纖維, 現在是日本東麗僅存的最后核心競爭力,

尤其是M55級別碳纖維, 更是他的殺手锏產品, 對華禁運, 專供美國。 這也是美國航天航空霸權的重要支撐和基石。

中國研發出M55級別碳纖維, 已經在材料領域, 完全動搖美國航空航天霸權的根基了!


【比鐵還強40倍!】

M55級別碳纖維到底有什么特別之處,

引得美國、日本如此重視?

其實M55具有4020MPa的強度, 不算特別高, 比T300的3530 MPa高, 但比T300的3530 MPa高, T700的4900 MPa低。

正常鋼鐵的抗拉強度是400-600MPa, 抗拉強度在1620 MPa(165 kgf/mm2)以上的合金鋼稱超高強度鋼。

強度單位是這樣的, 每 10 MPa, 就相當于一平方毫米截面的鋼索、碳纖維索上, 要承受1公斤的拉力。

也就是說, 截面為一平方毫米粗細的鋼索, 正常可以承受40-60公斤, 超高強度的特種鋼可以承受160公斤。 但同樣的碳纖維索可以承受400公斤以上。

另外, 碳纖維的密度比重只有還不到2(與水的密度相比), 為每立方厘米1.8克左右, 鋼鐵的比重大家知道, 是7.9。

碳纖維的重量只有鋼鐵的不到四分之一, 強度卻達到了普通鋼鐵的10倍。 總體比強度是鋼鐵的40倍, 真是強悍!


【比鋼還硬10倍!】

這么說來, 碳纖維很強,所以是航空航天的好材料。但是,M55級別碳纖維到底有什么特別之處?

M55模量達到驚人的540 GPa,與之對應的T300和T700模量僅有230 GPa。T800和T1000也只有295 GPa。

什么是模量呢?通俗地說,模量就是材料的抗形變能力。等于拉力與變形程度的比值。鋼材的模量一般在200 GPa,可見普通碳纖維的模量比鋼鐵高,但高出的程度有限。

但M55級就不同了,在強度是普通鋼鐵10倍的同時,模量也就是抗變形程度,也達到了鋼鐵的接近3倍!

簡單地說,T系列韌勁強,M系列既韌又硬,不但抗拉,而且變形小!


尤其是在追求精密的航空航天領域,高模量碳纖維成為了不可替代的材料。

比如衛星在外太空經歷陽光下的200度高溫到背陰下的零下100度變化,衛星材料需要經歷嚴苛的熱脹冷縮環境,這就需要模量高、收縮彈性較小的高模量碳纖維。

還比如高超音速飛行器,既追求結構材料的輕量化,還追求精密的外形結構不能變形,這就必須使用高模量碳纖維。

以前,我國的衛星需要花高價從國際市場上購買中等模量碳纖維,而且價格不菲。M55級別的碳纖維,對中國實施全面禁運,中國的航天武器發展嚴重受到影響!


【中國即將完成碳纖維材料的大滿貫!】

其實,在2016年初,中國科學院寧波材料技術與工程研究所特種纖維事業部就完成了M55級高強高模碳纖維試制的突破。但這一次的意義在于,中國實現了M55級碳纖維的量產!

隨著中國試制M55系列碳纖維的消息出來,國際市場上M55系列碳纖維價格已經悄然下降。從2萬元一公斤,下降到不到一萬元。當然還是很貴——現在一克銀子才不到3.6元一克,一公斤銀子也就3600元。

不管怎么樣,我們已經具備了高強高模碳纖維的量產能力,下一步就要在質量穩定性以及產業化放大方面完成突破。


另外在M55之上,日本還有實驗室化的M60和M70,模量自然是600 GPa 和700 GPa。當然模量增長不多,價格超昂貴,用途很有限,基本屬于追求極端性能的炫技性質。

不過,同樣在2018年初中科院寧波材料所,也已經在實驗室成功突破了M60的制備技術。中國很快將完成碳纖維材料的大滿貫!

踏踏實實地走好自己的路,讓日本人美國人震驚去吧!

碳纖維很強,所以是航空航天的好材料。但是,M55級別碳纖維到底有什么特別之處?

M55模量達到驚人的540 GPa,與之對應的T300和T700模量僅有230 GPa。T800和T1000也只有295 GPa。

什么是模量呢?通俗地說,模量就是材料的抗形變能力。等于拉力與變形程度的比值。鋼材的模量一般在200 GPa,可見普通碳纖維的模量比鋼鐵高,但高出的程度有限。

但M55級就不同了,在強度是普通鋼鐵10倍的同時,模量也就是抗變形程度,也達到了鋼鐵的接近3倍!

簡單地說,T系列韌勁強,M系列既韌又硬,不但抗拉,而且變形小!


尤其是在追求精密的航空航天領域,高模量碳纖維成為了不可替代的材料。

比如衛星在外太空經歷陽光下的200度高溫到背陰下的零下100度變化,衛星材料需要經歷嚴苛的熱脹冷縮環境,這就需要模量高、收縮彈性較小的高模量碳纖維。

還比如高超音速飛行器,既追求結構材料的輕量化,還追求精密的外形結構不能變形,這就必須使用高模量碳纖維。

以前,我國的衛星需要花高價從國際市場上購買中等模量碳纖維,而且價格不菲。M55級別的碳纖維,對中國實施全面禁運,中國的航天武器發展嚴重受到影響!


【中國即將完成碳纖維材料的大滿貫!】

其實,在2016年初,中國科學院寧波材料技術與工程研究所特種纖維事業部就完成了M55級高強高模碳纖維試制的突破。但這一次的意義在于,中國實現了M55級碳纖維的量產!

隨著中國試制M55系列碳纖維的消息出來,國際市場上M55系列碳纖維價格已經悄然下降。從2萬元一公斤,下降到不到一萬元。當然還是很貴——現在一克銀子才不到3.6元一克,一公斤銀子也就3600元。

不管怎么樣,我們已經具備了高強高模碳纖維的量產能力,下一步就要在質量穩定性以及產業化放大方面完成突破。


另外在M55之上,日本還有實驗室化的M60和M70,模量自然是600 GPa 和700 GPa。當然模量增長不多,價格超昂貴,用途很有限,基本屬于追求極端性能的炫技性質。

不過,同樣在2018年初中科院寧波材料所,也已經在實驗室成功突破了M60的制備技術。中國很快將完成碳纖維材料的大滿貫!

踏踏實實地走好自己的路,讓日本人美國人震驚去吧!

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