3月11日，我國(guó)自主研發(fā)的T1200級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維正式全球首發(fā)，這是目前全球強(qiáng)度最高的工業(yè)化量產(chǎn)碳纖維，中國(guó)也成為全世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)該級(jí)別碳纖維百噸級(jí)量產(chǎn)的國(guó)家。
T1200級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維，到底有多“強(qiáng)”？它可以應(yīng)用在哪些關(guān)鍵領(lǐng)域？又是如何生產(chǎn)出來的？
超高強(qiáng)度碳纖維有什么用？
T1200級(jí)碳纖維是一種高性能材料，直徑僅為頭發(fā)絲的1/10，拉伸強(qiáng)度卻能達(dá)到8000兆帕以上，相當(dāng)于普通鋼材的10倍，密度僅是鋼材的1/4。
作為航空航天、高端裝備、新能源等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料，超高強(qiáng)度碳纖維長(zhǎng)期是全球材料科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。
研發(fā)負(fù)責(zé)人陳秋飛介紹，這款超高強(qiáng)度碳纖維與上一代T1100級(jí)相比，拉伸強(qiáng)度提高了超過14%，憑借著極致的輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)相關(guān)領(lǐng)域的裝備減重10%以上，在商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)、人形機(jī)器人等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
此次全球首發(fā)的T1200級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維并非實(shí)驗(yàn)室樣品，而是具備百噸級(jí)量產(chǎn)能力的工業(yè)化產(chǎn)品，填補(bǔ)了全球超高強(qiáng)度碳纖維規(guī)?；a(chǎn)的空白。這一突破不僅讓我國(guó)掌握高端碳纖維核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，更構(gòu)建起從T300級(jí)到T1200級(jí)全系列碳纖維自主供給體系，為關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)材料保障。
T1200級(jí)碳纖維有多強(qiáng)？
耐腐蝕
碳纖維在生產(chǎn)過程中經(jīng)歷了近2000℃高溫的碳化，化學(xué)性能非常穩(wěn)定。將金屬片和碳纖維織片放進(jìn)主要成分是鹽酸和硝酸的王水中，金屬片瞬間發(fā)生劇烈反應(yīng)，而碳纖維織片泡了一會(huì)兒后都沒有任何變化。
防火和阻燃性能強(qiáng)
用噴槍進(jìn)行火燒測(cè)試，碳纖維編織的布料中間已經(jīng)被燒紅，卻沒有冒煙，更不會(huì)被點(diǎn)燃，安全性能非常好。
強(qiáng)度最高、最細(xì)、最輕的碳纖維
通過電子顯微鏡放大800倍，對(duì)比頭發(fā)絲和T1200級(jí)碳纖維，頭發(fā)絲表面布滿鱗片，直徑約67微米，而T1200級(jí)碳纖維絲直徑還不到4.5微米。
△放大800倍的頭發(fā)絲（左）與T1200級(jí)碳纖維（右）。
一根由12萬根碳纖維絲擰合而成的碳纖維繩，繃緊以后的理論直徑還不到2毫米，就可以拉動(dòng)滿載著54個(gè)成年人的大貨車。
T1200級(jí)碳纖維是怎樣“煉”成的？
T1200級(jí)超高強(qiáng)度碳纖維整個(gè)生產(chǎn)流程跨越1000多米高溫生產(chǎn)線，需要3000多個(gè)精密工藝實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制。
碳纖維的生產(chǎn)線看起來像一個(gè)紡織車間，一排排白色的柱體就是碳纖維的原絲。
白色的原絲沿著退絲機(jī)進(jìn)入下一道工序：預(yù)氧化。
預(yù)氧化在內(nèi)部溫度200℃到300℃之間的氧化爐中進(jìn)行，最考驗(yàn)火候的把控。就像煎3分熟的牛排，先用溫火慢煎，里面既不能太生，表面也不能太焦。它的作用是讓原絲更耐熱，在后面的高溫碳化過程中不會(huì)熔斷。
在十幾層的S型往返卷軸上，最先進(jìn)入氧化爐的原絲從白色開始變得金黃，隨著進(jìn)出氧化爐的次數(shù)越來越多，原絲由下往上，顏色變得越來越深。從金黃到深黃，再到棕色，最后變成黑色。
接下來就到了無氧碳化環(huán)節(jié)。低溫爐里的溫度是600~1000℃，原絲里的非碳物質(zhì)在這里被基本去除；高溫爐里的溫度達(dá)1000~2000℃，在這里，材料真正完成碳化，成為碳纖維。
從技術(shù)空白到全產(chǎn)業(yè)鏈成熟
國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)的逆襲之路
T1200級(jí)碳纖維的成功，并非單點(diǎn)技術(shù)突破，而是我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)整體崛起的縮影。從起步之初高端產(chǎn)品全靠進(jìn)口，關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備被封鎖，到如今T1200級(jí)碳纖維全球首發(fā)并達(dá)成百噸級(jí)量產(chǎn)，20多年走完了國(guó)外近半個(gè)世紀(jì)的攻關(guān)路。
據(jù)中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，“十四五”期間我國(guó)碳纖維產(chǎn)量保持超30%的年均增速。目前，我國(guó)碳纖維產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能約50%，穩(wěn)居全球第一。已形成覆蓋基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、規(guī)?；a(chǎn)到下游應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系。
2025年我國(guó)碳纖維產(chǎn)量約9萬噸，碳纖維出口2092.7噸。從國(guó)內(nèi)表觀需求量看，2025年我國(guó)的碳纖維國(guó)產(chǎn)化率超92%，而10年前，這一數(shù)據(jù)只有13.4%。
我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的逆襲之路，正是中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的生動(dòng)寫照。未來，更多“中國(guó)造”的頂尖材料，將支撐起中國(guó)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，為國(guó)家科技自立自強(qiáng)筑牢根基。
◆編輯：吳玉珍◆二審：鄭沛鋒◆三審：趙偉
