寧波材料所突破M65J級高強高模碳纖維制備技術 國產(chǎn)碳纖維漸迎與國際“并跑”時代

　　近期，中科院寧波材料所宣布，在國產(chǎn)高強高模碳纖維制備技術領域再次實現(xiàn)了重大突破，成功研制出CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維，并形成了國產(chǎn)M65J級碳纖維小批量制備能力。

　　高強高模碳纖維具有拉伸模量高、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定等系列優(yōu)點，依靠其獨特結構和性能優(yōu)勢，成為宇宙飛行器及航空航天等領域關鍵原材料。

　　目前，國外的PAN基高強高模碳纖維中，拉伸模量高的兩款型號產(chǎn)品分別是：日本東麗研發(fā)生產(chǎn)的M65J碳纖維，其拉伸模量為640GPa，拉伸強度為3.50GPa，以及日本帝人公司研發(fā)生產(chǎn)的UM68碳纖維，其拉伸模量為650GPa，拉伸強度為3.33GPa。

　　一名業(yè)內(nèi)人士介紹，M65J和UM68兩款碳纖維代表了當前國際上PAN基高強高模碳纖維制備技術的高水平，但是，目前都還沒有形成商業(yè)化。目前，已成功實現(xiàn)商業(yè)化的高模量的PAN基碳纖維是日本東麗的M60J碳纖維，其拉伸模量為588GPa。

　　從我國市場來看，近年來，通過多家科研院所和領軍企業(yè)的努力攻關，我國高強高模碳纖維制備技術發(fā)展較快，不斷取得新突破。

　　2016年1月，寧波材料所實現(xiàn)了國產(chǎn)M55J碳纖維制備技術重大突破；當年9月，進行了制備技術驗證，并獲得拉伸強度為4.15GPa、拉伸模量為585GPa的高強高模碳纖維；后續(xù)，進一步實現(xiàn)了國產(chǎn)M55J高強高模碳纖維的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，纖維主體性能批間批內(nèi)離散系數(shù)遠小于5%。

　　2018年，由北京化工大學碳纖維工程技術研究中心聯(lián)合威海拓展纖維有限公司、航天材料及工藝研究所和北京衛(wèi)星制造廠有限公司承擔的科技部863項目“聚丙烯腈碳纖維石墨化關鍵技術研究”項目成功通過了驗收。該項目歷經(jīng)3年協(xié)同攻關，攻克了纖維制備關鍵技術、纖維性能表征技術、纖維應用技術和碳纖維高溫石墨化設備設計制備技術，研發(fā)出的碳纖維及其復合材料性能指標與進口M55J碳纖維相當。

　　此次突破標志著我國QM4055(M55J級)高強高模型碳纖維材料實現(xiàn)了從工藝到裝備的完全國產(chǎn)化制備，提高了我國航天應用領域對該高強高模級別碳纖維的自主保障能力。由此，威海拓展纖維有限公司也具備了QM4055(M55J級)高強高模碳纖維的工程化生產(chǎn)能力。

　　“M55J級制備技術和工程化技術的突破，引起了日本相關企業(yè)的高度關注。一家日本企業(yè)的有關負責人，在業(yè)內(nèi)打聽相關情況。”一名碳纖維從業(yè)者說。

　　在此基礎上，我國相關科研院所和龍頭企業(yè)的技術攻關和突破步伐并沒有停歇。

　　2018年3月，寧波材料所成功實現(xiàn)國產(chǎn)M60J級高強高模碳纖維關鍵制備技術突破，產(chǎn)品填補了國內(nèi)市場空白。“經(jīng)過近兩年的努力，目前，我們已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)M60J級高強高模碳纖維的小批量穩(wěn)定制備。”寧波材料所在其官方微信公眾號平臺這樣披露。

　　今年1月，寧波材料所實現(xiàn)拉伸模量為610GPa的高強高模碳纖維小批量穩(wěn)定制備。為攻關更高級別產(chǎn)品，該所著重從纖維微觀結構設計與可控調(diào)控出發(fā)，先后突破高品質原絲可控成型、石墨化微晶結構可控增長、高效表面結構設計與調(diào)控等系列化關鍵技術，實現(xiàn)CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維制備技術突破。

　　該產(chǎn)品經(jīng)過國內(nèi)4家專業(yè)檢測機構測試，纖維模量均穩(wěn)定地超過630GPa，拉伸模量高達639GPa。

　　其中，來自北京化工大學的檢測報告顯示，CNI QM65(M65J級)碳纖維的拉伸強度為3460 MPa，拉伸模量為631GPa。來自北京航空航天大學的檢測報告顯示，其拉伸強度為3857MPa，拉伸模量為639GPa。

　　接下來，隨著我國相關科研院所和龍頭企業(yè)在高強高模碳纖維制備技術領域的進一步突破，以及產(chǎn)業(yè)化技術的突破，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和技術實力將進一步增強，在國際市場上的競爭力也將再提升。

　　一名碳纖維從業(yè)者感慨：“現(xiàn)在看來，隨著在高強高模領域陸續(xù)突破，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)也將迎來由‘長期跟跑’到‘與國際并跑’階段。”

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