寧波材料所突破M65J級高強高模碳纖維制備技術 國產碳纖維漸迎與國際“并跑”時代

　　近期，中科院寧波材料所宣布，在國產高強高模碳纖維制備技術領域再次實現了重大突破，成功研制出CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維，并形成了國產M65J級碳纖維小批量制備能力。

　　高強高模碳纖維具有拉伸模量高、熱膨脹系數小、尺寸穩定等系列優點，依靠其獨特結構和性能優勢，成為宇宙飛行器及航空航天等領域關鍵原材料。

　　目前，國外的PAN基高強高模碳纖維中，拉伸模量高的兩款型號產品分別是：日本東麗研發生產的M65J碳纖維，其拉伸模量為640GPa，拉伸強度為3.50GPa，以及日本帝人公司研發生產的UM68碳纖維，其拉伸模量為650GPa，拉伸強度為3.33GPa。

　　一名業內人士介紹，M65J和UM68兩款碳纖維代表了當前國際上PAN基高強高模碳纖維制備技術的高水平，但是，目前都還沒有形成商業化。目前，已成功實現商業化的高模量的PAN基碳纖維是日本東麗的M60J碳纖維，其拉伸模量為588GPa。

　　從我國市場來看，近年來，通過多家科研院所和領軍企業的努力攻關，我國高強高模碳纖維制備技術發展較快，不斷取得新突破。

　　2016年1月，寧波材料所實現了國產M55J碳纖維制備技術重大突破；當年9月，進行了制備技術驗證，并獲得拉伸強度為4.15GPa、拉伸模量為585GPa的高強高模碳纖維；后續，進一步實現了國產M55J高強高模碳纖維的連續穩定生產，纖維主體性能批間批內離散系數遠小于5%。

　　2018年，由北京化工大學碳纖維工程技術研究中心聯合威海拓展纖維有限公司、航天材料及工藝研究所和北京衛星制造廠有限公司承擔的科技部863項目“聚丙烯腈碳纖維石墨化關鍵技術研究”項目成功通過了驗收。該項目歷經3年協同攻關，攻克了纖維制備關鍵技術、纖維性能表征技術、纖維應用技術和碳纖維高溫石墨化設備設計制備技術，研發出的碳纖維及其復合材料性能指標與進口M55J碳纖維相當。

　　此次突破標志著我國QM4055(M55J級)高強高模型碳纖維材料實現了從工藝到裝備的完全國產化制備，提高了我國航天應用領域對該高強高模級別碳纖維的自主保障能力。由此，威海拓展纖維有限公司也具備了QM4055(M55J級)高強高模碳纖維的工程化生產能力。

　　“M55J級制備技術和工程化技術的突破，引起了日本相關企業的高度關注。一家日本企業的有關負責人，在業內打聽相關情況。”一名碳纖維從業者說。

　　在此基礎上，我國相關科研院所和龍頭企業的技術攻關和突破步伐并沒有停歇。

　　2018年3月，寧波材料所成功實現國產M60J級高強高模碳纖維關鍵制備技術突破，產品填補了國內市場空白。“經過近兩年的努力，目前，我們已經實現了國產M60J級高強高模碳纖維的小批量穩定制備。”寧波材料所在其官方微信公眾號平臺這樣披露。

　　今年1月，寧波材料所實現拉伸模量為610GPa的高強高模碳纖維小批量穩定制備。為攻關更高級別產品，該所著重從纖維微觀結構設計與可控調控出發，先后突破高品質原絲可控成型、石墨化微晶結構可控增長、高效表面結構設計與調控等系列化關鍵技術，實現CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維制備技術突破。

　　該產品經過國內4家專業檢測機構測試，纖維模量均穩定地超過630GPa，拉伸模量高達639GPa。

　　其中，來自北京化工大學的檢測報告顯示，CNI QM65(M65J級)碳纖維的拉伸強度為3460 MPa，拉伸模量為631GPa。來自北京航空航天大學的檢測報告顯示，其拉伸強度為3857MPa，拉伸模量為639GPa。

　　接下來，隨著我國相關科研院所和龍頭企業在高強高模碳纖維制備技術領域的進一步突破，以及產業化技術的突破，我國碳纖維產業的自主創新能力和技術實力將進一步增強，在國際市場上的競爭力也將再提升。

　　一名碳纖維從業者感慨：“現在看來，隨著在高強高模領域陸續突破，我國碳纖維產業也將迎來由‘長期跟跑’到‘與國際并跑’階段。”

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