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《大國(guo)之材》原(yuán)創文章(zhang)
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圖片(piàn)：受訪人(ren)提供、圖(tu)蟲創意(yì)
《大(da)國之材(cai)》第三集(jí)《碳纖維(wéi)》攝制組(zu)前往拜(bai)訪時，滿(mǎn)頭🐪銀發(fā)的徐樑(liang)華正穿(chuan)着白大(da)褂，在這(zhè)條原絲(si)碳化中(zhong)✂️試線上(shàng)認🌂真指(zhi)🙇♀️導學生(shēng)作業。
身(shēn)兼國家(jia)碳纖維(wéi)工程技(jì)術研究(jiū)中心主(zhu)任、北化(hua)碳纖維(wéi)🔞及功能(néng)高分子(zǐ)教育部(bù)重點實(shi)驗室副(fù)主任、碳(tan)纖維及(ji)複合材(cái)料研究(jiu)所所長(zhǎng)等職，徐(xú)樑華紮(zha)根碳纖(xian)維研👉究(jiū)領域已(yǐ)30多年，經(jing)曆了國(guó)産碳❤️纖(xian)維發展(zhǎn)的一半(ban)曆程。
在(zài)他看來(lái)，高校應(ying)該堅守(shǒu)基礎研(yán)究、應用(yòng)基礎及(jí)前瞻性(xìng)☁️工🤞作的(de)定位。“一(yī)個人的(de)精力是(shì)有限的(de)，我們應(ying)堅守本(běn)分，把碳(tàn)纖維産(chǎn)業🌐的基(ji)礎做好(hao)。”
從20世紀(jì)60年代末(mò)到80年代(dài)，國産碳(tan)纖維經(jing)曆了艱(jiān)難的✉️階(jiē)段，材料(liao)界💃🏻從對(dui)其認知(zhi)到科研(yan)力量皆(jie)為欠缺(quē)。
當時的(de)碳纖維(wéi)研發并(bìng)未作為(wei)大協同(tóng)的技術(shu)體系🔆展(zhan)開研究(jiū)，從聚合(hé)、紡絲到(dao)氧化、碳(tan)化再到(dào)應用在(zai)當時條(tiáo)塊分👉割(gē)的框架(jia)之下無(wu)法形成(cheng)協調。
國(guó)民經濟(ji)水平亦(yì)相對較(jiao)低，與碳(tan)纖維的(de)研發投(tou)入需求(qiu)并不匹(pǐ)配。科研(yán)實力弱(ruò)，缺乏先(xian)進技術(shu)的參考(kao)、借鑒，國(guó)内對碳(tàn)纖維的(de)認知水(shui)平并不(bu)高。
關鍵(jian)的原因(yin)是，國産(chan)化主流(liu)技術未(wèi)能找到(dao)。
從事(shì)高性能(néng)聚丙烯(xi)腈（PAN）碳纖(xiān)維科學(xué)技術研(yan)究，徐樑(liáng)華深感(gan)使命重(zhong)大，感歎(tàn)不容易(yi)，“它需要(yào)有很淡(dàn)定的心(xīn)态才能(neng)做得出(chū)來” 。
上個(ge)世紀代(dài)表中國(guó)碳纖維(wei)水平的(de)是硝酸(suān)法技術(shù)，然而硝(xiao)酸法在(zai)國際上(shàng)已經被(bèi)淘汰，現(xiàn)在代表(biao)中國碳(tàn)纖維水(shui)平的是(shi)二甲基(ji)亞砜法(fǎ)。當時國(guó)内已擁(yōng)有二甲(jiǎ)基亞砜(fēng)技術，但(dan)是由于(yu)固有思(sī)維未突(tū)破被擱(ge)置。
徐樑(liáng)華團隊(duì)
徐樑華(hua)率領團(tuan)隊，基于(yú)PAN/DMSO間歇溶(róng)液聚合(hé)、一步法(fǎ)濕法紡(fǎng)絲工藝(yi)，在‼️國内(nèi)率先研(yán)發出二(èr)甲基亞(ya)砜溶液(yè)體系制(zhì)備具有(you)規整表(biao)截面結(jié)構碳纖(xian)維原絲(sī)的國産(chǎn)化技術(shu)，重新确(què)立了二(er)🔱甲基亞(yà)砜原絲(si)⭐工藝路(lu)線在碳(tàn)纖維國(guó)😘産化發(fā)展中的(de)主體地(di)位。
按此(cǐ)工藝生(shēng)産的聚(jù)丙烯腈(jing)原絲的(de)質量完(wán)全符合(hé)高強碳(tan)纖維生(sheng)産的需(xu)要，國産(chǎn)碳纖維(wéi)從此走(zou)上了從(cong)高強、高(gao)強中模(mo)、高模、高(gao)模高強(qiang)有序發(fa)展的快(kuài)速軌道(dao)。
02
實現國(guo)産技術(shù)自主創(chuàng)新
國(guo)産碳纖(xiān)維近20年(nián)的發展(zhǎn)速度遠(yuǎn)超前30年(nian)的發展(zhǎn)速度，産(chan)業化成(cheng)果累累(lei)。技術方(fang)面，從當(dang)時的T300到(dào)現在高(gao)強高👨❤️👨模(mo)全♉覆蓋(gai)。
雖堅守(shou)碳纖維(wei)産業的(de)基礎研(yán)究本分(fen)工作，徐(xu)樑華團(tuán)隊💃卻不(bú)☁️忘創新(xīn)。徐樑華(hua)認為，國(guó)産碳纖(xiān)維材料(liao)應實現(xian)自主創(chuàng)新，避✨免(mian)跟🤞着國(guo)外的發(fā)展步伐(fa)走對标(biāo)式的路(lù)。
經(jing)過4年的(de)努力，濕(shi)紡T700級碳(tan)纖維實(shí)現了關(guān)鍵技術(shù)突🔞破✊，并(bìng)應用到(dao)以光威(wēi)為代表(biǎo)的碳纖(xiān)維企業(yè)中，這意(yi)味着國(guó)産高強(qiang)🎯碳纖維(wei)産業化(huà)技術空(kōng)白被填(tián)補上了(le)。“這個原(yuan)始創🐆新(xin)是我🚩們(men)獨有的(de)，連日本(běn)都沒有(you)”。
實現國(guo)産碳纖(xiān)維技術(shu)自主創(chuang)新，無疑(yí)讓徐樑(liang)華團隊(dui)推動碳(tan)纖維國(guó)産化的(de)信念更(geng)加堅定(dìng)，“國産碳(tàn)纖維發(fā)展到現(xian)在，我們(men)可以不(bú)對标國(guó)外，做自(zi)己的⭐技(ji)術”。
03
發揮(hui)碳纖維(wei)優勢
中(zhōng)國碳纖(xiān)維産業(ye)邁入了(le)快速發(fa)展的第(di)二個階(jiē)段。随着(zhe)新能源(yuán)汽車及(jí)其他現(xian)代工業(yè)的發展(zhǎn)，“黑色黃(huang)金”迎來(lai)發展風(feng)口。
在此(ci)過程中(zhong)，原絲生(sheng)産技術(shu)、碳化生(sheng)産技術(shù)及對應(ying)生産設(she)備均不(bu)斷發展(zhǎn)完善，而(er)下遊的(de)碳纖維(wei)終端應(ying)用則高(gao)🈲端應✨用(yong)與♋低端(duan)應用并(bìng)存。對于(yu)目前國(guo)産碳纖(xiān)維發展(zhan)現狀有(yǒu)什麼樣(yàng)的看法(fǎ)？徐💔樑華(huá)從企業(yè)定位和(hé)應用角(jiǎo)度給出(chū)了答案(an)。
以下是(shì)《大國之(zhi)材》整理(lǐ)的對話(hua)内容：
《大(dà)國之材(cái)》：國産碳(tàn)纖維市(shi)場價格(gé)如何？
徐(xu)樑華：，碳(tan)纖維具(ju)有特殊(shū)的優異(yi)性能，一(yī)定要将(jiāng)其性能(néng)用出來(lai)，它的價(jia)值才會(huì)體現出(chū)來。第二(er)，現在碳(tàn)纖維的(de)産業發(fa)展有一(yī)💯個現象(xiàng)，盲目地(di)擴大産(chan)能，大家(jia)覺得把(bǎ)它賣出(chu)去就行(hang)了。所以(yǐ)國内碳(tan)纖維的(de)銷售價(jia)一直較(jiao)低，大家(jiā)一直沒(mei)有考慮(lǜ)到它的(de)價值。
碳纖維(wéi)不能跟(gēn)玻璃纖(xian)維等去(qu)競争市(shi)場，否則(ze)價值無(wú)法體現(xian)🈲。碳纖維(wéi)屬于“貴(guì)族”材料(liào)，是高價(jia)值的材(cái)料，一定(ding)要用在(zài)該用的(de)地方。如(rú)航天航(hang)空及國(guó)民經濟(jì)領域中(zhōng)工業領(lǐng)☀️域的一(yi)♈些高端(duan)裝備。
但(dan)凡嫌碳(tan)纖維貴(gui)的應用(yong)領域，就(jiù)不該去(qù)考慮，如(ru)此體現(xian)不出其(qi)價值。
徐樑華(hua)：碳纖維(wei)不能去(qu)競争低(di)容量的(de)風電葉(yè)片市場(chang)。
假如風(feng)電葉片(piàn)容量要(yào)求變大(da)了，就是(shi)碳纖維(wéi)的天下(xia)了🈲。比方(fāng)✔️5兆、7兆、10兆(zhao)等大容(rong)量的風(fēng)電葉片(piàn)，需要将(jiang)葉片做(zuo)大，或♻️者(zhě)葉片的(de)單位🧑🏽🤝🧑🏻兜(dou)風面積(ji)要求增(zeng)加。此時(shí)玻璃纖(xiān)維因比(bǐ)重較大(dà)✏️、剛度不(bu)夠的限(xian)🏃🏻制，就無(wu)法滿足(zú)了，而碳(tan)纖維在(zai)這兩方(fāng)面是強(qiang)項。
所以(yǐ)海洋風(fēng)電，或者(zhě)大瓦數(shu)大功率(lü)風電葉(ye)片，一定(dìng)要用碳(tàn)纖維，其(qi)價值就(jiu)能體現(xiàn)出來。
汽(qì)車是碳(tàn)纖維的(de)潛在市(shi)場。目前(qián)，碳纖維(wei)在汽車(che)上的應(yīng)🔞用✔️處于(yú)🌈驗證階(jiē)段，并不(bu)十分成(cheng)熟。從全(quán)複合材(cái)料汽車(chē)到碳纖(xian)維加強(qiáng)車身，目(mù)前為止(zhi)，我♊還是(shì)認為它(ta)是一種(zhong)技術驗(yàn)證。
碳纖(xian)維在汽(qi)車上的(de)應用應(ying)把準碳(tàn)纖維的(de)綜合優(yōu)勢❌，把應(ying)用技術(shu)發展起(qi)來。碳纖(xian)維複合(he)材料替(ti)代金屬(shǔ)件這種(zhong)模式，不(bu)是發展(zhan)碳纖維(wei)複👨❤️👨合材(cai)料在汽(qì)車上應(yīng)用技術(shu)的正确(què)的方向(xiang)。
碳纖維(wéi)在汽車(che)上的應(yīng)用能發(fa)揮其價(jia)值的地(di)方是加(jia)固、局部(bù)加🔞強、和(he)輕量化(hua)，但是其(qí)軟肋是(shi)怕沖擊(ji)。我認為(wei)抗沖擊(ji)的任務(wu)，應由金(jin)屬承擔(dān)，如鋁合(he)金等輕(qīng)質金屬(shu)；加固方(fang)面則由(you)碳纖維(wei)承擔🌈，兩(liang)者結合(hé)起來，現(xian)在像寶(bao)馬，也是(shì)走的這(zhè)條路。
軌(guǐ)道交通(tōng)方面，輕(qīng)量化，從(cóng)技術層(céng)面上來(lái)講，是碳(tan)纖維㊙️非(fei)常好的(de)應用點(dian)。比如高(gāo)鐵，需要(yao)用電驅(qū)動；而現(xian)在電網(wǎng)建設跟(gēn)不上高(gāo)鐵☔的發(fā)展需要(yào)，特别是(shì)有些地(dì)方，因為(wei)電網不(bu)完善，高(gao)鐵沒法(fa)通過去(qù)。高鐵的(de)輕量化(huà)，是解決(jué)高鐵耗(hào)♍電非常(chang)理想的(de)途徑之(zhī)一。此外(wai)，随着耗(hào)電需求(qiu)下降，電(dian)網🤟的壓(ya)力随之(zhī)下降，從(cóng)長遠來(lai)講，它效(xiào)益💜也是(shì)可以體(tǐ)現的。
總(zǒng)之，碳纖(xian)維因其(qi)特性，在(zai)裝備存(cún)在交互(hù)碰撞的(de)領域🌐使(shi)用💚并🏒不(bú)很成功(gōng)，而在不(bú)交互碰(pèng)撞領域(yu)的使用(yòng)很成🔞功(gong)。
：在您(nín)看來，國(guó)内碳纖(xiān)維應用(yong)的出路(lù)在哪裡(lǐ)？
徐樑華(hua)：據我總(zǒng)結，中國(guó)碳纖維(wei)應用市(shì)場，其實(shí)都是模(mo)仿西方(fang)國家。如(rú)此産生(sheng)一個弊(bi)端，别人(ren)的市場(chang)開拓出(chū)來以後(hòu)⁉️，蛋糕🔴已(yǐ)經畫好(hǎo)了，我們(men)僅僅是(shì)從人家(jiā)蛋糕裡(li)分一小(xiao)塊蛋糕(gao)。
西方發(fā)達國家(jia)隔幾年(nián)就有新(xīn)領域的(de)應用發(fa)現，我們(men)卻沒有(you)。我們缺(quē)兩個條(tiao)件，，做材(cái)料的不(bu)思考怎(zen)麼把它(ta)用出去(qu)，隻想着(zhe)賣出去(qu)，市場地(dì)位不高(gāo)；，未形(xing)成材料(liào)合理應(yīng)用的主(zhǔ)觀思維(wei)，跟随西(xī)方國家(jiā)的♋腳步(bù)。中國需(xū)要有正(zhèng)向設計(ji)能力，中(zhong)國的複(fú)合材料(liao)真正要(yao)做強，一(yi)定要會(huì)自己開(kai)拓市場(chǎng)。
《大國之(zhi)材》：針對(duì)目前的(de)碳纖維(wei)濕紡和(he)幹噴濕(shī)紡兩大(da)産業化(hua)🚶技術路(lù)線，您認(rèn)為國内(nei)碳纖維(wéi)要實現(xiàn)低成本(ben)化應如(rú)何推進(jin)？
徐樑華(huá)：提速提(tí)束。一個(gè)是把速(su)度提上(shàng)來，一個(gè)把絲束(shù)提上去(qu)。
幹噴濕(shi)紡優點(diǎn)是走速(sù)度，但它(ta)的絲束(shù)不容易(yì)提上去(qu)。濕紡紡(fang)絲的缺(que)點是速(sù)度慢，但(dan)它的優(you)點是可(kě)以把絲(si)束提上(shang)去。這兩(liǎng)個回歸(gui)到一個(gè)共性問(wèn)題，就是(shì)生産效(xiào)率的提(ti)高，這都(dou)是低成(cheng)本化的(de)途徑。
工(gong)業用碳(tàn)纖維技(ji)術的發(fā)展，幹濕(shī)紡是途(tu)徑之一(yī)，但不是(shi)全部，大(dà)絲束也(yě)是個途(tú)徑。現在(zai)從技術(shu)推進的(de)話，兩條(tiao)腿都得(dé)走，一個(gè)是大絲(si)束，一個(ge)是幹濕(shī)紡。
目前(qian)國内大(da)絲束技(jì)術隻到(dao)48K，這方面(mian)下一步(bù)可能有(yǒu)兩個任(ren)務要進(jin)行：一個(ge)是大絲(si)束的紡(fǎng)絲和碳(tàn)化技術(shù)，從碳纖(xian)維制備(bèi)和工藝(yi)角度來(lai)講，大絲(si)束比小(xiao)絲束難(nan)，技術問(wen)題🔞也需(xu)要慢慢(man)的去突(tu)破； 二是(shi)大絲束(shù)做複合(he)材料，效(xiào)率高✏️，但(dàn)是成型(xíng)過程中(zhong)間也有(yǒu)些技☔術(shu)要突破(po)。