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碳纤维技术!碳纤维:站在科技产业的接口

导读:本文关于碳纤维技术论文范文,可以做为相关参考文献。

Specialized 闪电碳纤维技术的终极奥秘! 视频 : 碳纤维自行车 1、★碳纤维复合材料(CFRP)在建筑物加固中的应用2、★碳纤维加固混凝土在工程建筑中的应用3、★碳纤维在结构加固中的应用4、★关于碳纤维在桥梁加固中应用的探析

拉近科技与生活距离的就是科研人一次次的科研攻关,在碳纤维发展领域,北京化工大学国家碳纤维工程技术研究中心徐樑华教授就是碳纤维技术在中国发展的参与者和见证者.

论道,科技发展剑指碳纤维

碳纤维材料究竟有何奇特之处?中国的碳纤维产业现在是什么样子?

“比人的头发丝还要细几十倍的碳纤维,密度不到钢的1/4,但刚度却是钢的4倍,抗拉强度则是钢的7—9倍.”徐樑华为我们介绍,碳纤维是目前世界上所有高性能纤维中比强度和比模量最高的纤维.它不仅具有优异的力学性能,还拥有让其它材料望尘莫及的耐高温能力,同时还具备纤维的柔软可加工性,碳纤维成为了当之无愧的新一代增强纤维之王.

追溯碳纤维的发展历史,这个在新材料领域独撑一片天的碳纤维发轫于军工领域.在20世纪70年代,碳纤维开始应用于军工.有着高卢雄鹰之称的法国“阵风”战斗机、美国主战坦克等率先采用了碳纤维复合材料.随着技术的成熟和发展的日益宽泛,上世纪90年代后期,碳纤维复合材料的应用开始向民用领域渗透.到本世纪初,碳纤维的身影便随处可见.

现在,在能源领域,风电厂、输电网和采油田都能找到碳纤维的影子.全球风机装机容量的增长速度正在加快,而目前玻璃纤维材料的叶片已经不能满足尺寸上的需要,碳纤维是目前唯一能够满足大尺寸叶片要求的材料.“碳纤维在油田深井采油方面的作用也越来越无可替代,能深入2000米以下的采油杆就只有碳纤维可以做,别的材料根本做不了.”对于碳纤维的独到性,徐樑华颇是骄傲.

在交通领域,碳纤维充当了节能减排的先锋.水、陆、空的各种交通工具都可以通过它来“减肥瘦身”,从而达到降低能耗的目标.在建筑领域,碳纤维因其高强度的性能成为桥梁加固和建筑物抗震补强的理想材料.“汶川地震后,我国用于汶川地区桥梁和建筑物加固的碳纤维达到200吨.”徐樑华介绍,我国拥有世界上最大的土木建筑市场,碳纤维作为加固材料的应用将迎来良好的市场机遇.

目前我国已拥有相对完整的高强碳纤维生产能力,碳纤维核心技术国产化特点明显,技术多元化也正在受到重视.21世纪是复合材料的世纪,碳纤维作为复合材料的首选增强材料,大力发展的时机已然来临.

访—赛奥企业集团 广州赛奥碳纤维技术有限公司 -林刚 副总裁—2012ITMA 视频时长:03:49 访—赛奥企业集团 广州赛奥碳纤维技术有限公司 -林刚 副总裁—2012ITMA 播放:42004次 评论:10792人

求实,当碳纤维嵌入青春热血

“我到这个领域完全是一种巧合.”徐樑华之于碳纤维与其说是“巧合”,不如说是一种“注定”,科研命运与科研精神引领下的“注定”.1986年,在中国科技大学研究生毕业的徐樑华到北京追梦、筑梦,“我们学校崇尚科研,我自己的想法就是搞科研.”那时,在联合国工发组织的援助下,一个高水平的碳纤维研发基地刚刚在中国北京落地,徐樑华与碳纤维便开始了科研沙场的追梦之路.

新领域的落地发展总在遵循着磨合、摒弃与改进中发展的模式,碳纤维在中国的发展同样如此.“在国内,北京化工大学搞碳纤维研究不是最早的,但是持续时间是最长的.期间,就有我们寻找方向的十年探索,十年的艰辛探索,终于有了技术发展的方向性,成为国产碳纤维发展的技术基础.”徐樑华清楚地记得那时的混沌岁月,行业刚刚起步,基础弱,理念不到位,甚至连方向都不确定,国家投入少,研发时间长,科研成果很少,“就像养育孩子,总也不成材,自己也比较痛苦.”这时候,碳纤维的研究与方向已经深深地镶嵌进他的生命轨迹,这一切放佛是青春路上的独木桥,向前是唯一的方向.

爱因斯坦说:科学研究好象钻木板,有人喜欢钻薄的;而我喜欢钻厚的.科学之路荆棘满布,前行唯有秉承一片痴心与恒心.“搞碳纤维要禁得住寂寞,肯吃苦.我个人心态比较平和,平时总跟团队讲我们要以和尚的心态把碳纤维搞好.不能期望在两三年之内有结果,需要持之以恒.”幸运的是十年探索终于确立了碳纤维技术的发展方向,终于等到国家从未有过的重视与支持.“有很多人坚持一辈子就退休了,我是比较幸运的.”徐樑华笑言,在国内一直在碳纤维一线研究领域的已经没有几个人比我大的了.可以说,碳纤维整个行业的发展在1996年前是技术探索期,上世纪90年代后期是转型期,新世纪便进入了高速发展时期.

追梦,站在巨人的肩上

“中国的碳纤维从本世纪初开始有了长足的发展,那是因为师昌绪师老给 写了一封信.”新近荣获2010年度国家最高科学技术奖的师昌绪在材料科学沙场挥斥方遒,正是这位材料学的泰斗带着徐樑华等一代科技人奋斗在碳纤维领域,“那一年,师老亲自给 写信,提出加快碳纤维技术发展的建议.从那时起,国家加大了对碳纤维技术研发的投入.”“师老带领着我们奋斗了十年了.”十年的科研路,徐樑华成长、发展并执着着.

碳纤维的特性决定了它发展的轨迹.长期以来,碳纤维被视为战略物资,发达国家一直对制造碳纤维的核心技术及关键设备严加封锁和管制,技术引进成为不能奢望之举.寻突破,求发展,唯有自主研发.

“我国的碳纤维技术完全是自主研发的,这是发展国产碳纤维技术的必经之路.”在这个艰难的科研求索之路上,徐樑华将研究重点锁定了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维.

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是一类与国民经济和国防安全密切相关的战略性关键材料.它作为战略核武器和新一代战机等先进武器装备以及发展新型卫星、飞船等国防高技术必不可少的基础性原材料;在能源工业、土木建筑、交通运输、海洋工程等国民经济重点领域及体育娱乐用品上也有着广阔的应用.

在国家“九五”攻关项目支持下,徐樑华带领团队突破了二甲基亚砜湿法纺丝工艺制备具有圆形截面PAN原丝的梯度凝固工艺,开发出有效降低纤维性能离散性的蒸汽牵伸与定型工艺,在碳纤维国产化技术发展中,重新确立了二甲基亚砜原丝工艺路线在碳纤维国产化中的主流作用.“十五”期间,基于对碳纤维结构性能的理解,提出了采用湿法纺丝工艺制备拉伸强度大于4.9Gpa的高强碳纤维技术方案;“十一五”又提出了通过细径化技术开发高强中模碳纤维的方案,并取得关键技术突破,带领团队在国内率先研发成功GQ3522(拉伸强度大于3.5GPa、拉伸模量大于220GPa)和GQ4522(拉伸强度大于4.5GPa、拉伸模量大于220GPa)高强型碳纤维、QZ5526(拉伸强度大于5.5GPa、拉伸模量大于290GPa)高强中模型碳纤维制备技术,填补了我国有机溶剂湿法纺丝工艺制备具有圆形截面高强和高强中模碳纤维的技术空白.

对徐樑华而言,每一次成功都是付出和成长,他数得出每次成功路上每个节点与纹理,但是他极少走入公众视野.“碳纤维”大部分承担的是国防科研任务,从事国防研究需要默默无闻和甘于奉献的精神,由于涉及国防安全和技术机密,即使取得重大科研成果,技术有重大突破,也不能对外公开,更不能发表论文.一路走来,唯有坚守.了解徐樑华的人,知道那是他性情专注使然;熟悉徐樑华的人,知道那是他对科学始终保持着挚爱;懂得徐樑华的人,知道那是他对国家和人民满怀着忠诚.

引领,打造产学研合作的有力链条

“善守者,藏于九地之下;善攻者,动于九天之上.”当勇攀高峰的信心超越地平线,它的光荣和梦想就会在那一片蔚蓝中放唱.

碳纤维在中国的发展,北京化工大学发挥了技术引领的作用.现在国内碳纤维的几项关键技术便源自于此.“碳纤维在中国发展到现在这个程度不是单个的力量所能达到的,师昌绪师老把全国的力量凝聚起来了,他是我们的领头雁,他的丰功伟绩值得著书立传.作为研究人员,我很幸运.经过前面十年的探索,我找对了方向.现在国内的产业体系已经建成,很多技术已经研究出来并实现了产业化,但产业稳定化还需要做许多工作.”在徐樑华看来,“产学研合作”是碳纤维发展的重要途径.

我国碳纤维发展还存在着一些问题,比如技术单一,技术多元化格局尚未真正建立.目前,我国涉及完整碳纤维技术链的研发单位屈指可数,这种研发局面无法真正满足产业和市场发展需求;研究气氛还不踏实,技术跟风问题突出,民营企业拿来主义思想非常明显;被目前的高额利润所吸引,很多企业盲目“上马”,缺乏关于市场和产品的理性思考,只希望能赢利,而且希望市场能适应产品而非产品去迎合市场的思维还未转变;产业间的合作缺乏,产学研用一体化尚未真正建立,削弱了集智攻关的作用.

徐樑华积极实践发展国产碳纤维的有效途径——以产业化为目的,由企业参与,以科研院所的技术为主导.他认为,民营企业应避免拿来主义和自我封闭;国有企业则应建立对市场和新产品的快速反应机制,避免自以为是;利用多种经济元素的优势,结合各种社会资源来发展碳纤维;通过科学论证的方法,建立符合中国市场特征的生产体系,真正建立并完善技术——生产——应用的有效链条.

碳纤维:碳纤维技术全球首用于重机械制造

“产学研用相结合是碳纤维产业发展的必经之路.目前我们的技术基本来自于高校和科研院所,要依靠企业,才能把技术成果转化为生产力.”徐樑华说,“我们搞材料的人,要做好两个方面的事,一个是技术的高性能化,缩小和西方国家的差距;另外,一定要产业化.我们现在一是帮国家做规划,第二是帮企业解决实际问题,把中国碳纤维推上去.”

“穷则独善其身,达则兼济天下”没有成果,没有奖励,一旦研发出新的技术工艺便与企业合作,这需要一种胸怀与气度.“为企业服务,研究人员要过一个砍,要舍得为企业服务.”迈过这个坎,就是自己的一片方圆.就是这样,几十年如一日,徐樑华带着团队为企业出谋划策,解决企业的实际问题,只有一个理由,只有一种前进的方向,那就是为了中国的纤维材料产业.“企业能做碳纤维的就是了不起的,投入风险很大,企业需要很大魄力.”

谋局,探问“十二五”

走过满载硕果的“十一五”,站在“十二五”的起跑线上,碳纤维发展将迎来怎样的挑战?徐樑华参加了碳纤维产业“十二五”规划的制定,他认为,如何将“低性能高成本”变成“高性能低成本”,这是国产碳纤维“十二五”的主攻方向.“十二五”开局,需要把目光瞄准到新的技术高度,在技术上更上一层楼,抢占制高点.“高性能”“产业化”将是未来中国碳纤维科研工作者的下一个战场.

“市场好,企业政府都感兴趣,这就需要技术改进,难在我们技术人员少.随着碳纤维的不断成熟与发展,在国内搞碳纤维的单位越来越多.作为产业或者材料科学的发展,理论上应该是金字塔结构,基础研究是坚实的底座,更高层次才是技术化与产业化.但是现在的趋势是倒金字塔结构,碳纤维领域搞产业化的人很多,理论研究的人很少,这样非常不利于产业发展.”走过十年探索,走过技术升级,走在产业革新的新接口,梯队人才的培养成了徐樑华下一个重要工作内容.

国家碳纤维工程技术研究中心则是一大技术源发地,也是人才培训基地.作为中心主任,徐樑华说道,“中心是碳纤维研究和人才培养的基地,作为中国碳纤维技术的辐射点,在技术上提高水平,并推进企业发展,这是中心的根本任务.”此外,北京化工大学从去年开始在本科生中开设了全国第一个碳纤维制备科学技术的专业试点课程,希望更多的人能投身到我国的碳纤维事业中来.

从“十五”担任科技部碳纤维关键技术研究专项总体专家组副组长,对于碳纤维在中国的发展,徐樑华在心里一直坚持着一个信念——希望我国的碳纤维发展能实现技术研究一代,工程化一代,产业化及应用一代的格局.“从‘十五’开始,我国的碳纤维技术便遵循着这一轨迹,实践证明是成功的,‘十二五’应该继续坚持下去.”

面对“十二五”,徐樑华经常伏案为相关部委做规划.奋斗在科研一线,了解企业需求和国家动态,把自己的想法融入到国家需求中,在他看来这是一种“通与达”.“一个院士的话让我记忆犹新,他说,什么叫水平高,什么叫成果突出,就是解决了国家需要的事情.我们搞材料的不必无谓地争抢所谓的论文层次,需要的是解决问题的务实技术.”

刚毅、儒雅,亲和、谦逊.就是这样一位务实的科研登峰人,穿梭在科学实验与企业产业之间,在繁华与喧闹中独守一份宁静与高远,“大家都说我过日子太平淡,但是我习惯了,科研已经成为生活的一个重要内容,它带给我一种愉悦感.”

毕竟站在巨人的肩膀上,才能看得更高更远.

徐樑华,1960年出生,1998年任北京化工大学碳纤维及复合材料研究所常务副所长,2007年任北京化工大学材料科学与工程学院副院长,2008年聘任为国家碳纤维工程技术研究中心主任、碳纤维及功能高分子教育部重点实验室副主任.2000年被聘为教授,2005年聘任为博士生导师.从事高性能PAN基碳纤维制备科学技术研究二十余年,参与了国家有关PAN基碳纤维科学技术研究的所有科技计划.

担任中国复合材料学会理事、中国化工学会特种化工专业委员会副理事长等.《新型炭材料》、《宇航材料及工艺》、《合成纤维工业》、《高科技纤维及应用》等期刊编委;任“十五”国家863计划碳纤维关键技术研究总体专家组副组长.2010年参与发起组织了碳纤维及其复合材料产业技术创新联盟,任联盟副理事长兼秘书长.

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