高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强基体之一,其制备技术壁垒高,应用辐射面广,产业带动力强,是世界各国发展高新技术、尖端技术、改造传统产业的物质基础和技术先导,也是我国战略性新兴产业中最重要的发展方向之一,其科技发展水平受到全世界的重点关注。
为加快国产碳纤维制造产业布局,中国建材集团有限公司(以下简称中国建材)积极响应国家号召,以习近平新时代中国特色社会主义思想和关于全面深化改革的一系列新思想为指导,以国务院国资委战新产业“百大工程”-“高性能碳纤维研发制造及航空复合材料产业化示范”项目为牵引,全力打造碳纤维“研发-产业化-复材应用研发”一体化产业链,建设全球单体最大的高性能碳纤维产业基地和中建材航空复合材料研发制造基地,服务国家安全建设和国家重大战略,保障战略性原材料自主可控。
技术赋能,向“新”而行
碳纤维是重要的战略物资。中国建材在国务院国资委的战略引领下,国内率先、国际第三突破了世界先进的干喷湿纺碳纤维关键技术,并实现了核心装备自主化,荣获了国家科技进步一等奖。
技术升级带来产品精进迭代。近年来,中国建材在现有高强、高强中模、高强高模产品基础上,聚焦市场需求趋势,坚定技术创新战略,“高性能+低成本”双轮驱动,打造独特优势。在全球首次采用干喷湿纺技术,实现低成本高性能48K大丝束碳纤维万吨级制备,赋予工业复合材料更高的强度和压缩应变,以及更好的抗疲劳性能,支撑了陆上和海上最长叶片、直径最大拉杆、世界最大跨度斜拉索等多个“之最”的应用。中国建材在追求极致性能的道路上不断创新,深入研究碳纤维微晶结构,对标世界一流,开发SYT70高性能碳纤维,拉伸强度≥7000MPa,拉伸模量≥324GPa,是目前国际上最高性能的商业化碳纤维产品;
绕新一代航空航天等战略领域需求,开发SYT70G碳纤维产品拉伸强度≥6600MPa,拉伸模量340GPa。目前,中国建材T1100级高性能碳纤维已用于高端体育领域,并在航空航天领域开展应用验证。
一代材料,一代装备。中国建材将持续围绕“高性能+低成本”战略目标,加强基础研究,开发更高强度、更高模量、更新一代的碳纤维制备技术,实现碳纤维性能继续提升。
产业赋能,向“质”而行
碳纤维兼具碳材料的固有本征特性以及纺织纤维的柔软可加工性,广泛应用于航空航天、风电叶片、碳碳复材、压力容器、轨道交通、建筑、体育休闲等领域,已逐渐成为各行各业炙手可热的“明星”。
中国建材从技术突破成功建立第一条千吨T300级碳纤维生产线,实现国产碳纤维“从无到有”的飞跃;到技术创新建成国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线,实现技术与产品性能达到世界先进水平;再到技术升级建成中国首个万吨级碳纤维生产基地,打破国外对于超高性能碳纤维的垄断。目前中国建材已建成高性能碳纤维总产能2.9万吨,产能规模跃居世界前三、国内第一。
聚焦战略性布局,牢牢把握新一代技术变革新机遇。在江苏省连云港市首次采用了国内领先的4.0版本的碳纤维产业化技术进行3万吨碳纤维新生产基地设计。在施工现场,吊臂起落,机器轰鸣,工程车、运输车来回穿梭,数百名工人正在进行厂房建设作业,稳步推进工程进度。目前,土建方面已完成聚合厂房主体建设,正在进行纺丝、碳化车间以及产区公用工程建设;设备安装方面,已完成部分聚合线主体设备安装,首条碳化线生产设备安装中。
产品应用,向“深”而行
2024年5月,习近平总书记在参观中国商飞设计研发中心时作出指示:“我们一定要有自己的大飞机!”自主研制大飞机是国家重大战略策略。深入航空应用,助力国产大飞机研制是中国建材响应国家号召的重要举措。
碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性,是国产大飞机研制的重要选择之一。中国建材积极推进碳纤维航空复材应用研发,从“树脂-碳纤维-预浸料-复材产品”多方位布局,开启大飞机原材料国产化之路。近年来,突破了预浸料生产关键技术,预浸料力学性能与国外产品水平相当,获得商飞PCD预批准,形成了完整的生产体系,并成功实现了国产T800级碳纤维预浸料在航空典型零部件上的制造工艺验证,包括1米C型梁和3米级共胶接加筋壁板的制造与检测,充分证明国产材料的可行性与稳定性。
国之重器,破局崛起。中国建材将紧密配合国产大飞机研制进程,着力突破碳纤维在大型客机、民用飞行器等民用航空领域的规模化应用技术,巩固国产大飞机供应链安全,为中国航空产业长期发展提供坚实的材料基础,同时立足新基地,开展更低成本、更大规模化、更高稳定性的碳纤维技术攻关,为我国复合材料领域发展提供充足可靠的高性能材料保障。