中国业内人士披露,目前,中国国产高端碳纤维发展远远落后美国、日本等国家,目前中国生产的某型号高端碳纤维日本企业在上世纪90年代就已掌握,而制约中国碳纤维发展的原因有:复合材料研发落后,生产与应用脱节等。

2018年6月12日,中国一家军企宣布,T800级碳纤维复合材料已应用在中国国产直升机上(图源:@中国航空工业集团有限公司)
北京时间6月27日,中国《科技日报》“亟待攻克的核心技术”专栏报道称,碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料,之所以其质量能比金属铝轻,但强度却高于钢铁,还能耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性,其中一个关键的复合辅材就是环氧树脂。
环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能,附着力强,能将碳纤维粘接在一起。
目前中国生产的高端碳纤维所使用的环氧树脂全部来自进口。
中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽介绍,碳纤维产业链核心环节包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用,经过十多年的研发和突破,目前中国碳纤维的“卡脖子”问题主要在下游应用环节,即复合材料和制品方面。
据介绍,在日本东丽公司产品代号中,T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数,即T数越高,碳纤维质量越好。
目前,中国已能生产T800等较高端的碳纤维,但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代。
中国复合材料集团有限公司董事长张定金表示,相比于碳纤维,中国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。特别是应用在飞机、航空航天等领域的高端碳纤维中。
分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂,除碳纤维外,还广泛应用于机械、电子、家电和土建工程等领域。高端环氧树脂依赖进口一方面与中国化学工业基础薄弱有关,另一方面与环氧树脂本身特性有关。
《科技日报》介绍,对连续碳纤维增强复合材料使用性能构成最大威胁的是复合材料的低速冲击分层损伤,这也是高性能复合材料能否在飞机结构中推广应用的核心。造成复合材料对冲击分层损伤敏感的主要原因之一是环氧树脂本身韧性不足。
中国东华大学从事材料研究的教授余木火表示,中国碳纤维生产时间短,缺乏低成本的成套自动化生产设备,导致生产效率低、产品稳定性不足等问题。
中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽表示,需要对这样的智能化设备加大研发和生产力度。
中国树脂协会环氧分会秘书长孔振武表示,环氧树脂情况特殊,不同用途,其结构和性能等都不同。他认为,中国碳纤维材料生产与应用相互脱节,“环氧树脂等技术进步自然也就慢了”。
据了解,目前,高端碳纤维用得最多的是在飞机上,如在波音B787机型上,使用日本东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的50%。
数据显示,2016年,日本东丽公司的碳纤维产量约为4万吨;而中国碳纤维企业30多家,总产能2万吨左右,实际产量约7,000吨。
中国专家余木火介绍,目前波音飞机、美国F-22和F-35战斗机上使用的碳纤维环氧树脂都来自美国亨斯曼公司。在一个行业中一旦形成领先效应,超越就很难,市场环境也不利于中国高端环氧树脂制品的发展。
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