上天能助力航空飞行，下地能护航高铁飞驰，印刷装订成书籍至少能保存15年……看似薄如蝉翼的一张“纸”，却是关乎国民经济发展和国防科技进步的关键基础材料。

高铁“心 脏”的绝缘材料竟然是纸？

这纸叫芳纶纸，它保护着高铁的“心 脏”——牵引电机和牵引变压器，让它们能够承载超高温度及25000伏高压，并且能够防火阻燃。芳纶纸制作的芳纶蜂窝，被20吨的卡车压过竟然完好无损。

耐电、耐高温、耐火，薄薄的芳纶纸为何这么有“能耐”？据了解，它运用了蔡伦古法造纸技艺中的“湿抄法”而且强度可达钢铁的5倍左右，用芳纶纸制成的蜂窝甚至能经受住重型卡车轧过去的考验。轻如泡沫，硬比钢铁，随手拿起一块仔细端详，才知这是高铁车厢不可缺少的芳纶蜂窝材料。

有人就会问了：纸张不是易燃材料吗？芳纶纸却运用于轨道交通、航空航天、新能源等高科技领域。它如此“硬气”的原因是其主要原料芳纶纤维——同等质量前提下，芳纶纤维的强度是钢铁的5倍左右。

从芳纶纤维变成芳纶纸，运用的是蔡伦古法造纸技艺中的湿抄法。东汉蔡伦改进的造纸术被列为中国古代“四大发明”，蔡伦正是湖南耒阳人。如今在耒阳，蔡伦古法造纸技艺还在传承。

芳纶是什么？

根据特性，芳纶纤维又可以分为“防弹纤维”和“防火纤维”。

前者还有另外一个名字“凯芙拉”。强度是优质钢材的5～6倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5，常被应用在防弹衣、防弹 头盔当中。后者的名字叫“诺美克斯”。它的热稳定性、阻燃性、电绝缘性都比较强，用其制作的“芳纶纸蜂窝”用途广泛。比如飞机的“夹芯结构”，就像三明治一样，两层蒙皮之间还夹着一层蜂窝复合材料，它不仅减轻了整体重量，还增加了结构强度，在飞机的舱门、舱壁、地板、天花板、行李架、襟翼、尾翼、雷达罩等位置都有覆盖。

C919大型客机芳纶蜂窝纸应用取得重大突破

2023年5月28日，中国商飞交付的全球首架C919大型客机，从上海虹桥机场起飞，顺利到达北京首都国际机场，正式开启这一机型全球商业载客飞行。这一航班标志着C919的“研发、制造、取证、投运”全面贯通，国产大飞机的商业运营正式“起步”。

客机舱门和客货舱地板：芳纶蜂窝材料

C919舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料。芳纶蜂窝是一种模仿蜂巢结构、经由酚醛树脂浸渍的芳纶纤维纸制成的非金属复合材料，具有重量轻、强度高、抗冲击、耐腐蚀、隔音隔热的特点，便于大面积整体成型。这种材料的强度比传统铝蜂窝材料高出30%~60%，而重量却较传统材料轻25%~30%，被誉为飞机的“瘦身专家”。

C919机舱内部的椅罩、门帘采用了国产高性能纤维芳砜纶材料。芳砜纶由聚砜酰胺组成，具有优良的电绝缘性和耐热性，不但可以制作多种耐高温滤材和高温高压电器中的绝缘材料，而且还可加工成运输工具中的高级阻燃织物等。

中国电器工业协会绝缘材料分会理事单位——超美斯新材料股份有限公司作为主要课题承担单位，参加的“十三五”国家重点研发计划圆满结束，该项目针对国产大型客机关键原材料国产化的迫切需求，围绕研制轻量化复合芳纶蜂窝夹芯结构，突破了国产芳纶蜂窝纸在我国大型客机上应用的关键技术，打破技术瓶颈，为实现全产业链国产芳纶蜂窝纸在C919上的应用提供技术方案。

项目进展过程中，该公司与同济大学、中国商飞等单位紧密合作，针对芳纶蜂窝纸制造过程中沉析纤维尺寸和均匀度控制难题，开发了沉析纤维高速离心连续处理工艺；针对纸浆在流浆箱异性流道内流动均匀性控制难题，研发了超声揺震斜网流浆箱成型技术；针对单次辊压性能协同控制难题，研发了混合高低温负压条件下的芳纶蜂窝纸辊压成型技术。采用仿真模拟与实际生产实际结合，为提升国产芳纶蜂窝纸的性能和稳定性，构建大型客机用低缺陷、高性能国产芳纶蜂窝夹芯结构件的设计与制造方法体系提供了稳定可靠的材料保障。

超美斯新材料股份有限公司为除美国杜邦公司外全球范围内仅有的能为大型客机提供芳纶蜂窝纸的高新技术企业，芳纶蜂窝纸的产销量均居世界前列。

超美斯相关人员表示，在今后的发展过程中，公司将持续保持与优秀企业和高校紧密合作，通力为国产飞机研制符合各项要求的芳纶基材，为实现国产飞机关键原材料国产化的应用及验证持续保驾护航。

被垄断的芳纶纸

“芳纶纸”的制造技术曾被美国日本等国家足足垄断了几十年。用它制成的异形件，单个的成本只需20元，但日本却能卖到2800元，并且卖多少个，全由对方说了算。这种受制于人的感觉着实让人难受，于是，在20世纪末21世纪初，我国开始了对芳纶纸的研究。

因为传统的造纸方式与高性能合成纤维难以匹配，来自陕西科技大学的张美云教授在造纸专业的基础上研究起了高分子材料，最终选择对纤维进行“热压成型”。经过了三年磨合，张美云团队给厂商提供了17个批次的小样，成功得到了产业化的认可。2017年，这一成果还获得了“国家科技进步奖二等奖”。

除此之外，华南理工大学胡健教授带领的团队也在这条路上不断努力着。2016年，他们研发的芳纶纸技术作价6684万元，以技术入股的方式，与中车集团旗下的公司合资建厂。2019年，第一批制造的芳纶纸正式投产。虽然说，跟进口芳纶纸相比，国产的性能还存在着一定的差距，但既然跨出了最难的一步，相信随着科学的不断发展，未来一定能实现芳纶纸的国产化替代！

文章来源： 材料PLUS，冷科普，中国化工报，央视一套，华声在线