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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!

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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