全世界首款實現量產的T1200級碳纖維產品發布
直徑不到頭發絲的十分之一 拉伸強度是普通鋼材的十倍
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收藏中國建材集團11日在北京發布我國自主研發的SYT80(T1200級)超高強度碳纖維。這一研發成果標志著我國在超高強度碳纖維生產領域實現了重大跨越。
中國建材集團董事長周育先表示,此次發布的SYT80超高強度碳纖維,工程化拉伸強度突破8000兆帕,是全世界第一款實現量產的T1200級碳纖維產品,達到了行業全球頂尖水平。
“這一重大突破,標志著我國在高性能碳纖維領域實現了從技術到裝備、從實驗室到量產的全鏈條自主可控。”周育先說。據悉,SYT80超高強度碳纖維在法國巴黎復合材料展覽會同時進行全球首發。
此次發布的SYT80超高強度碳纖維由中國建材集團所屬中復神鷹自主研發。中復神鷹總經理陳秋飛說,SYT80超高強度碳纖維的技術突破了亞納米級分子結構缺陷調控技術,實現了T1200級碳纖維量產制備。其直徑不到頭發絲的十分之一,拉伸強度卻是普通鋼材的十倍,密度僅為鋼材的四分之一,可廣泛應用於高鐵、商業航天、新能源、體育運動等領域。
T1200級碳纖維
具有哪些卓越性能?
T1200級超高強度碳纖維到底具備哪些卓越性能?
“由於碳纖維在生產過程中經歷了近2000攝氏度高溫的碳化,所以它的化學性能非常穩定。”總台央視記者古峻嶺做了一次實驗,首先把一個碳纖維織的布片浸沒到強酸裡,再把一個金屬片放到強酸裡。金屬片一進到強酸裡就立刻冒出了很多氣泡,發生了劇烈的反應。把它拿出來還會冒出一些反應的煙霧,正在經歷劇烈的腐蝕。而泡了一會兒的碳纖維沒有任何變化,抗腐蝕性能非常優異。
“這種碳纖維還有非常優異的防火和阻燃性能。火燒碳纖維編織的布料,都燒紅了也沒有冒煙,也不會被點燃,安全性能非常好。”古峻嶺說。
通過電子顯微鏡對比放大800倍的頭發絲和T1200級碳纖維,頭發絲的直徑大概有67微米,而T1200級碳纖維絲的直徑還不到4.5微米,而上一代T1100級的碳纖維,它的直徑是5.3微米。所以這個T1200級碳纖維不僅是目前強度最高的碳纖維,同時也是最細、最輕的碳纖維。
由12萬根碳纖維絲擰合而成碳纖維繩繃緊以后的理論直徑還不到2毫米。以往要拖動這麼大一輛車,至少需要手指粗的拖車繩。在同等長度的情況下,拖車繩是碳纖維繩重量的15倍。碳纖維繩成功拉動了滿載54個成年人的大客車。
T1200級碳纖維
是怎樣“煉”成的?
T1200級碳纖維究竟是如何生產出來的?背后又凝聚著怎樣的技術攻關?
T1200級高強度碳纖維生產線,看起來像是一個紡織車間。車間兩邊一排排白色的柱體纏繞著碳纖維的原絲。白色的原絲沿著退絲機一遍又一遍進入氧化爐。氧化爐內部的溫度是200攝氏度到300攝氏度之間,這個環節最考驗火候的把控。就像煎3分熟的牛排,先用溫火慢煎,裡面既不能太生,表面也不能太焦。它的作用是讓原絲更耐熱,在后面的高溫炭化過程中不會熔斷。十幾層的S形往返卷軸上,最先進入氧化爐的原絲從白色開始變得金黃,而且隨著進出氧化爐的次數越來越多,原絲由下往上,顏色變得越來越深。從金黃到深黃,再到棕色,最后變成黑色。
接下來就到了無氧碳化環節。這裡有低溫爐,后邊還有高溫爐,其中低溫爐裡的溫度是600~1000攝氏度。在這裡,原絲裡的非碳物質被基本去除﹔而高溫爐裡的溫度,則高達1000~2000攝氏度。就是在這裡,它真正完成了碳化,成為碳纖維。
從最開始一縷潔白柔軟的原絲,到最后一根根“黑色黃金”的出爐﹔從200多攝氏度的預氧化,到近2000攝氏度的高溫碳化。T1200級超高強度碳纖維的出爐,既是溫度與時間的淬煉,更是精度與技術的攻堅。整個流程跨越1000多米高溫生產線,需要3000多個精密工藝實時精准控制。
文圖綜合新華社、央視新聞客戶端
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