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中國突破碳纖維技術,助推軍用航空,殲20受益,導彈戰轟也更強

中國突破碳纖維技術,助推軍用航空,殲20受益,導彈戰轟也更強

突破碳纖維技術,助推軍用航空,殲20受益,導彈戰轟也更強

碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維「外柔內剛」,質量比金屬鋁輕,但強度卻高於鋼鐵,並且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本徵特性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。[1-4] 碳纖維具有許多優良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導電性介於非金屬和金屬之間,熱膨脹係數小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維與傳統的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉縴維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹,耐蝕性突出。

近期,美《戰略之頁》網站報道了先進戰鬥機使用先進材料技術的有關情況,認為碳纖維性能高,用在軍用飛機上比較好,強調材料加工技術的落後一直嚴重製約著高端製造業的發展,但是三種高性能碳纖維技術上都打破了國際壟斷,新一代遠程轟炸機的研製也將突飛猛進。

碳纖維

在1980年代初,高性能的碳纖維被譽為「黑色黃金」。F-22A「猛禽」戰鬥機、F-35「閃電II」聯合攻擊機的碳纖維複合材料用量比例分別達到24%和36%,IASSM巡航導彈的彈體外殼全部採用碳纖維製造,用量比例達到100%,以空客A350、波音787為代表的大型民航飛機,其碳纖維複合材料用量比也都超過50%。

F-22

在材料加工技術領域,可以用「落後」來形容,也因此一直嚴重製約著高端製造業的發展,碳纖維是軍民兩用材料,屬於技術密集型和敏感的關鍵材料,一直被以日本東麗為首的西方國家實施禁運和技術封鎖。對碳纖維的研究開始於1960年代,1980年代開始研究高強度碳纖維,雖然取得了一定成果,但進展緩慢,核心技術、關鍵設備長期被日本、美國和西歐國家壟斷,使得在這個領域落後了幾十年。

美日希望永遠無法生產符合高要求的產品,從來達到制約進入更高端製造競爭梯隊和扼殺軍事科技進步的目的。科學院某研究所的技術團隊和T-700級碳纖維技術落戶某高新技術開發區,創辦了中簡科技公司,承擔科技部國家高技術研究發展計劃(863計劃)高性能碳纖維重點項目。經過上千次的反覆試驗,終於掌握了生產核心設備的關鍵技術,其工程化生產設備98%以上為自主研發設計和國內製造,關鍵設備全部實現國產化。

目前,已建成兩條合計1600噸級的碳纖維原絲生產線,以及國內第一條年產300噸ZT7系列高性能碳纖維的生產線。在T300級、T700級和T800級三種高性能碳纖維技術上都打破了國際壟斷,還通過了軍品許可生產、武器裝備質量管理體系等認證。《戰略之頁》網站認為,解放軍殲-20第5代隱身戰鬥機、彩虹、翼龍、翔龍、暗劍等各型無人機,以及霹靂系列等各型導彈,也將大量採用碳纖維,新一代遠程轟炸機的研製也將突飛猛進。

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