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21世纪是“黑色黄金”的世纪?

发布时间:2012/7/1  浏览次数:6660次

法国工厂在用高强度碳纤维制作洲际导弹发动机外壳

  碳纤维,在国际上被誉为"黑色黄金",因为它已成为一个国家整体科技水平与工业水平的重要标志。碳纤维,最早出现在美国,由伟大的发明家爱迪生研制成功,呈黑色,只有头发丝的十分之一细,纤维束强度却是钢的4-5倍,又能像铜那样导电。用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度,且超轻、耐高温高压。它不仅能助力导弹成功飞天,而且用它来造大飞机、汽车、轮船,能大幅减重提速,用它来做自行车、高尔夫球棒、钩鱼竿、服装、运动鞋,又轻又耐用……很多人可能对碳纤维感到陌生,然而说到F1赛车和"神舟"飞船,却是众人皆知,碳纤维恰恰是制造这些高科技产品的主要材料。
  在东华大学材料科学与工程学院的实验室里,潘教授剪出一束黑色的碳纤维原丝,拴在200克的砝码上,挂在支架上,然后用2000℃高温的喷火枪对准碳纤维,不仅没有被烧断,而且碳纤维摸上去也不烫,外观一点变化都没有。
  "制备碳纤维的过程,简单讲就是’原丝+碳化’。"潘鼎教授告诉记者。粘胶丝、聚丙烯腈或沥青等有机母体纤维,经过1000℃~3000℃高温的惰性气体处理,结果是除碳以外的所有元素都予以去除。潘鼎教授回忆,上世纪80年代,我国头号战略武器面临最后两项久攻不克的遗留难题。其中一个"拦路虎"就是航天级高纯粘胶基碳纤维。作为洲际导弹弹头防热层关键材料,航天级高纯粘胶基碳纤维的性能、品质直接关系到飞行的质量及成败。因其原料要求极高、制备技术极难,当时只有美、俄两个超级大国拥有。
  "难关攻不下,导弹上不了天!"潘鼎教授领衔的碳纤维项目组临危受命,采用棉浆基纤维素为原料,先后攻克了"原丝、工艺、强度、排废"等难关,苦战4年,在碳纤维生产的基础理论、工艺技术和制备等方面获得了突破,成功研制了航天级高纯粘胶基碳纤维,让我国由此成为世界上第三个掌握航天级高纯粘胶基碳纤维研制技术的国家。
  目前,世界碳纤维产量达到6万吨/年以上,我国碳纤维的年需求量已达到1万吨左右,而我国碳纤维的年产量只有500吨左右。根据有关研究,未来五年全球碳纤维市场需求增长一半左右都在亚洲,尤其是中国市场增长很快,预计到2013年中国将占据全球复合材料市场增长43%的份额。
  21世纪是"黑色黄金"碳纤维的世纪,未来,碳纤维将不仅被应用于航天、航空和军事领域,还将在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等多个领域展示它无可比拟的优势。


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