振奮！我國打破國外碳纖維技術封鎖：未來想造什麼武器都行了

近日，國內碳纖維生產又傳來好消息，精功集團研發的有效幅寬1米碳纖維微波石墨化生產線取得重大突破，常規T300/T400碳絲經過該生產線微波石墨化處理後，模量和強度均可提升10%-15%，最終產品品質等級達T700/T800以上，可為用戶提供差異化定製的碳纖維產品（如：中強高模、高強中模、高強高模等不同等級的特殊規格系列），產品可廣泛應用於航空航天、建築/風電、壓力容器、汽車、燃料電池等對高性能碳纖維需求領域。本文根據國內外公開資料分析此生產線的重大意義。碳纖維質量比鋁輕，強度卻高於鋼鐵，耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞，耐衝擊性能好，熱膨脹係數小，擁有良好的導電導熱性能及電磁屏蔽性，對保障國防安全等方面具有重要意義。

碳纖維作為國家戰略性新材料，在航天航空、導彈火箭武器、坦克裝甲材料等領域擁有廣泛的應用，高性能碳纖維更是國產新一代固體洲際彈道導彈和中遠程彈道導彈的核心殼體材料。但是，不是所有的碳纖維都能用于軍用，一般來說，只有小絲束碳纖維才能用於國防領域。所謂絲束，是指碳纖維生產線跟紡線一樣，每束織成的碳纖維絲是將數千至數萬根這樣的碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成，碳纖維以K表示每束有多少根碳原絲：1K即1個絲束含1000根碳原子絲，3K為3000根，12K為12000根，依此類推。一般講，24K以下的為小絲束，24K以上的為大絲束。

碳纖維絲束一般不能直接使用，而是樹脂液體浸潤後製成碳纖維樹脂複合材料，再用纏繞機將單根絲束纏繞到模具上，再經過固化，脫模才能最終形成產品使用。由於樹脂很難對大絲束碳纖維內部浸潤透徹，造成單絲間容易產生孔隙等缺陷 ，從而使複合材料強度、剛度受影響，性能降低，材料一致性較差 ，不能滿足飛機，導彈，衛星等材料苛刻的要求。據國內公開資料披露，早期歐洲國家認為大絲束碳纖維甚至無法用到航空航天工業上來, 因其「不能滿足最低的性能要求」，在2004年前世界各國軍用飛機結構用碳纖維，基本上只用3K的小絲束產品。隨著技術的進步，24K以下的小絲束產品才在民用航空市場得到一定的初步應用。而小絲束碳纖維一直是日本東麗、東邦和三菱三家佔據國際市場絕大部分份額，並對我國以極高的價格銷售。

更高檔的高模M系列小絲束碳纖維主要用于敏感的航天領域，美日等國一直嚴格禁止向我方出口產品和技術。大絲束由於生產成本較低，價格比小絲束低得多，強度則稍低於同級小絲束碳纖維，但剛度（材料受外力產生彈性變形的值，但撤去外力恢復原狀）明顯小於同級別小絲束碳纖維量（低15%至20%），只能用於基礎設施、運動器材、能源(風機葉片)，以及汽車等領域。國外基本不會對我國封鎖。目前國內碳纖維已是一片突破的新聞報導，但是實際上基本處於試生產狀態，日本等國為了剿滅國內競爭對手，將低等級的碳纖維報價大幅降低，對我方影響很大。

精功集團雖已研發成功今年即將發射的快舟二十一號火箭所用的，直徑4.2米的碳纖維發射筒體，為我國的航天事業做出了卓越的貢獻，但是如何與國外企業競爭也是他們努力的方向。據公開資料披露，為了滿足國防軍工超高性能和低成本化的緊迫需求，他們在與中國吉化合作開展了年產8000噸大絲束碳纖維項目，其第一期2000噸大絲束碳纖維項目已投入試生產。但是目前基本為T300/T400級，由於剛度(模量)性能不夠，只能用於風電、汽車輕量化、壓力容器、海洋工程。要想提高檔次用於航空航天部門還要投入巨資和時間。而使用微波的高溫石墨化技術，能迅速在低檔次碳纖維基礎上生產出大絲束中高模量的碳纖維，可用於航空部門，並且其流程能耗可減少70%，價格比同品級碳纖維低30%，且產品優良率高達90%。

如果技術成熟後用在2000噸大絲束碳纖維項目上，將有可能部分替代價格昂貴的航空用小絲束產品。據公開資料報道，石墨化大絲束碳纖維具有優異的剛度(模量)，48K產品的拉伸模量為295Gpa，已達到T800到T100碳纖維的模量水平。而普通的小絲束產品經微波石墨化後，能大批量的生產宇航級別的M40系列高模碳纖維產品，也就是說，以後我國軍用航空碳纖維的價格很可能降低到民用航空碳纖維的水平，而宇航級碳纖維的價格很可能降低到軍用航空碳纖維的水平。

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