垄断?看中国打破封锁,T1000超高强度碳纤维技术,中国攻克了!

材料人柱力 2023-11-01
2964 字丨阅读本文需 7 分钟

美国为首的西方国家在新材料领域对中国实施比较严格的禁运政策,尤其是高端碳纤维产品,中国很难购买到。而中国正在蓬勃发展的航空航天产业未来需要大量的高端碳纤维材料来支撑,如果这种新材料不能突破,航空航天领域始终都会落后于欧美发达国家。

2023年8月20日,国产的T1000级碳纤维实现千吨级量产,真正实现了大批量生产,这是中国高端碳纤维自主供应的里程碑,未来一定会把这种高性能碳纤维材料大批量应用于航空航天等领域,带来航空航天、先进军工的升级换代,缩短与西方在这些领域的差距。

垄断?看中国打破封锁

自从碳纤维问世以来,它的轻便、坚固和耐磨特性就使其被誉为材料界的国王。然而,令人遗憾的是,碳纤维行业一直被美日两国联合垄断,这给中国碳纤维产业的发展带来了巨大的挑战。然而,面对这一局面,中国不仅没有气馁,更是积极采取措施,努力打破封锁。

中国政府意识到了碳纤维产业的重要性,并将其作为国家战略进行支持。政府制定并落实了一系列政策,鼓励企业进行碳纤维研发和生产。投入大量资金用于科研和技术创新,以提高国内碳纤维产业的水平和竞争力。同时,政府还积极引导企业加强合作,推动碳纤维产业链各环节的协同发展。

中国通过国际合作拓展碳纤维市场。中国积极主动地与其他国家和地区开展合作,扩大碳纤维的应用领域和市场规模。通过参与国际碳纤维标准的制定和国际碳纤维产业协会的活动,中国提升了自身在碳纤维产业中的话语权和影响力。同时,中国还积极寻找国际合作的机会,加强与其他国家在碳纤维领域的交流与合作,共同推动碳纤维产业的健康发展。

T1000超高强度碳纤维有多厉害?

能够算上高性能碳纤维的T800级,是可以应用到航空航天等高端领域的,中国已经实现了量产,而且也开展了相关应用。随着中国航空航天产业发展的加速,已经把T800级碳纤维应用到了航空航天领域,比如中国推力最强的固体火箭力箭一号,就是使用国产碳纤维复合材料制造的轻量级外壳,降低了火箭自身的重量,提高了火箭的运力。此外,中国也正在试验把T800级碳纤维复合材料用到液体火箭燃料贮箱上。

但是相对于西方发达国家来说,中国的T800级碳纤维,在航空航天军工领域还属于低端的产品。西方早就实现了T1000级以上碳纤维的批量应用。比如日本,早在1986年就已经研发出了T1000级碳纤维,30多年前就已经实现了T1000级碳纤维的量产,2014年已经量产了更高性能的T1100级,近期已经实现了T1400级量产,很快T1600级也会面世。日本的高性能碳纤维主要供应日本和美国的航空航天军工领域。

所谓T300、T700、T800、T1000等这种分类方式,本身就是日本东丽公司选用的分类方式,其它国家的产品往往都按照这个标准的性能进行对标。

2023年8月20日,国产的T1000级碳纤维实现千吨级量产,真正实现了大批量生产,这是中国高端碳纤维自主供应的里程碑,未来一定会把这种高性能碳纤维材料大批量应用于航空航天等领域,带来航空航天、先进军工的升级换代,缩短与西方在这些领域的差距。

T1000级高端碳纤维量产意味着什么?

既然T800级碳纤维已经可以用到航空航天军工上,为啥非要用T1000级呢?大家自然都能想到,T1000级比T800级更结实,更安全,性能更好。从拉伸强度这个指标来说,T300级碳纤维是3.5GPa,T800是5.5-5.9GPa,T1000是6.4GPa,而钢铁只有0.4-0.8GPa左右。简单来说,T1000级碳纤维是非常结实的,同等粗细的情况下,要想拉断T1000级碳纤维,需要用的力是T300的近两倍,钢铁的十倍左右,即使比同样是高端碳纤维的T800级也能高出不少。

强度高,可不止意味着结实,还可以带来更多的好处。就拿造火箭来说,固体火箭就像是一个大炮仗,但这个炮仗不能被炸开,只能从尾部喷火,那火箭的外壳需要耐受几十个大气压的压强,还要耐受很高的温度。所以固体火箭一般都不用铝合金来制造外壳,要么使用笨重的钢铁外壳,要么使用结实的碳纤维外壳。使用碳纤维外壳相对于钢铁外壳来说可以大幅度降低火箭外壳的重量,提高火箭运力。

但是早些年因为碳纤维的成本太高,碳纤维外壳的固体火箭并不多。随着碳纤维产量越来越高,成本越来越低,在固体火箭上的使用比例越来越高了。当然,同样是碳纤维,T1000比T800的性能更强,造出来的外壳更结实。在规定的压力指标下,使用T1000碳纤维比使用T800碳纤维用量更少,也就是使用T1000碳纤维可以让火箭外壳更加轻便。

当中国能够大规模生产T-1000碳纤维时,他们不仅会将生产成本降至让美国和日本望尘莫及的水平,还会提高本国碳纤维的产量,为国内众多高新技术产业提供原材料。例如,中国国产单通道干线客机C919的外壳中需要大量使用碳纤维,原本需要从美国或日本进口,但现在可以实现国产化。此外,美国的波音777和波音737MAX等最新客机为节省成本使用了日本东丽公司的碳纤维。然而,随着中国T-1000级碳纤维的大规模生产,如果这些中国碳纤维成本低于日本东丽的产品,为了降低成本,波音等公司未来可能也会采用中国的碳纤维,这将对美国和日本的碳纤维产业构成严峻挑战。

随着T1000级别的超高强度碳纤维生产线的建立,新一代性能更卓越的复合材料将不断涌现。此时,我国的歼-20战机正处于大规模生产阶段,使用这些新型复合材料将迎来性能的新飞跃。由于复合材料的重要性,我国在引进国外技术的基础上,通过吸收消化不断发展壮大,突破了T300、T400、T700、T800,最终达到了T1000级别。数值越大,代表着纤维的抗拉强度等关键性指标越强。此前,中复神鹰公司已经建成了千吨级的T800碳纤维生产线,其产品已广泛应用于国内各个领域。通过对T800级碳纤维生产工艺的两年优化升级,品质得以强化,最终实现了T1000级别超高强度碳纤维的工程化生产。这一突破打破了外国产品对市场的垄断,降低了对国外产品的依赖程度,对国防安全等领域至关重要。

因此,国产T-1000级碳纤维的成功研发以及相应工业生产线的建设不仅仅是打破美日在碳纤维技术上的垄断,而且标志着中国作为世界工厂的核心技术取得突破,原本由西方国家垄断的高端产品将变得更加亲民,甚至是中国普通民众也能承受的低价商品。因此,中国的这一突破将对美国和日本等国的碳纤维产业构成巨大挑战。如果他们不投入更多资金用于开发更强、性能更好的碳纤维,那么他们将面临倒闭的风险。

关于光威复材:行业领先者

光威复材(300699)作为一家专业从事碳纤维及复合材料研发、生产和销售的高新技术企业,凭借其强大的研发实力和优秀的产品品质,在国内外市场均取得了良好的业绩。

多年来公司始终专注主业碳纤维,并以碳纤维业务为发展主线,逐步开拓了通用新材料、能源新材料、复合材料、精密机械、光晟科技板块等六大板块,实现碳纤维复合材料全产业链布局。当前公司下游以军、民两大应用方向为主,其中军品领域包括航空航天,民品领域覆盖风电碳梁、建筑补强、压力容器领域等。

当前公司已成为我国航空航天领域高端碳纤维核心供应商,并积极开发民用碳纤维及复合材料制品,力争实现以军带民,军民共进的竞争格局。

公司于 2005 年研制出 T300 级别碳纤维,成为国内第一家实现碳纤维工程化的企业,打破了国外垄断,我国也成为世界上少数掌握小丝束高性能碳纤维工程化关键技术的国家之一。碳纤维产品中,公司主要产品包括 T300 级、T700 级及 T1000 级高强型,T800 级高强中模型、M40J 级及 M55J 级高强高模型系列化碳纤维产品。

2007-2016 年公司先后开发出 T700、T800、M40J 等级别碳纤维产品,技术水准行业领先。

总结起来,碳纤维作为新材料的代表,以其卓越的性能和广泛的应用领域成为新兴产业中的璀璨明星。它在运动、生活和太空领域的应用展现出了其巨大的潜力,同时也为中国制造业的发展注入了新的活力。碳纤维的崛起将引领中国制造业迈向新的高度,开创新的发展纪元。

文章来源: 自在的小美呀,大汉羽林呀,爱讲奇文老弟,高冷书签DEC,新材云创

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