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徐樑华:坚守碳纤维基础研究,打破国产高性能碳纤维对标困境

来源:华商网-华商报 发布时间:2019/12/2 19:40:55

身兼国家碳工程技术研究中心主任、北化碳纤维及功能高分子教育部重点实验室副主任、碳纤维及复合材料研究所所长等职,徐樑华扎根碳纤维研究领域已30多年,经历了国产碳纤维发展的一半历程。

在他看来,高校应该坚守基础研究、应用基础及前瞻性工作的定位。“一个人的精力是有限的,我们应坚守本分,把碳纤维产业的基础做好。”

打破固有思维

重树碳纤维国产化主流工艺

从20世纪60年代末到80年代,国产碳纤维经历了艰难的阶段,材料界从对其认知到科研力量皆为欠缺。

当时的碳纤维研发并未作为大协同的技术体系展开研究,从聚合、纺丝到、碳化再到应用在当时条块分割的框架之下无法形成协调。

国民经济水平亦相对较低,与碳纤维的研发投入需求并不匹配。科研实力弱,缺乏先进技术的参考、借鉴,国内对碳纤维的认知水平并不高。

最关键的原因是,国产化主流技术未能找到。

因此,2000年以前,中国的碳纤维探索一直处于徘徊阶段。

随着市场对碳纤维需求的推动,国家和政府加大了对碳纤维研发的支持力度。“十五”期间在国家“863”项目推动下,形成了北京化工大学、中科院山西煤化所、山东大学为主要力量的三个相对集中的研发基地。

从事高性能聚丙烯腈(PAN)碳纤维科学技术研究,徐樑华深感使命重大,感叹不容易,“它需要有很淡定的心态才能做得出来”。

上个世纪代表中国碳纤维水平的是硝酸法技术,然而硝酸法在国际上已经被淘汰,现在代表中国碳纤维水平的是二甲基亚砜法。当时国内已拥有二甲基亚砜技术,但是由于固有思维未突破被搁置。

徐樑华率领团队,基于PAN/DMSO间歇溶液聚合、一步法湿法纺丝工艺,在国内率先研发出二甲基亚砜溶液体系制备具有规整表截面结构碳纤维原丝的国产化技术,重新确立了二甲基亚砜原丝工艺路线在碳纤维国产化发展中的主体地位。

按此工艺生产的聚丙烯腈原丝的质量完全符合高强碳纤维生产的需要,国产碳纤维从此走上了从高强、高强中模、高模、高模高强有序发展的快速轨道。

徐樑华认为,重新使用二甲基亚砜法路线不仅仅是技术的转型,更是理念的转型。

冲出对标困局

实现国产技术自主创新

如果说本世纪初的碳纤维技术处于转型阶段,那么现在的碳纤维产业可谓处于升级阶段。“接下来进入碳纤维的产业化建设。”徐樑华说。

国产碳纤维近20年的发展速度远超前30年的发展速度,产业化成果累累。技术方面,从当时的T300到现在高强高模全覆盖。

虽坚守碳纤维产业的基础研究本分工作,徐樑华团队却不忘创新。徐樑华认为,国产碳纤维材料应实现自主创新,避免跟着国外的发展步伐走对标式的路。

“十五”期间,北京化工大学和山西煤化所分别展开了T700级碳纤维的研发。两者走的研究路线不一,山西煤化所走的是干喷湿纺路线,徐樑华团队提出了湿纺工艺制备国产T700级高强碳纤维的技术方向并得到了科技部的支持。

经过4年的努力,湿纺T700级碳纤维实现了关键技术突破,并应用到以光威为代表的碳纤维企业中,这意味着国产高强碳纤维产业化技术空白被填补上了。“这个原始创新是我们独有的,连日本都没有”。

实现国产碳纤维技术自主创新,无疑让徐樑华团队推动碳纤维国产化的信念更加坚定,“国产碳纤维发展到现在,我们可以不对标国外,做自己的技术”。


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