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ca888!我国科研团队研发碳纳米纤维管 锻造中国

文章来源:未知 更新时间:2017年-02月-17日

在不久的将来,碳纳米纤维管有望大年夜规模取代碳纤维,助力我国在这一领域实现“弯道超车”

图① 烯湾科技研发团队带头人、首席科学家邓飞博士(中)和研发团队成员查看实验样品 经济日报记者 王轶辰摄

图② 电子显微镜下的烯湾碳纳米管纤维 (资料图片)

图③ 烯湾科技碳纳米管簇 (资料图片)

图④ 邓飞在显微镜下操作 经济日报记者 王轶辰摄

作为军夷易近两用新材料,碳纤维被誉为21世纪的“玄色黄金”,被我国列为国防航空科技成长的重点钻研工具然而,其制备关键技巧被美国、日本等蓬勃国家经久垄断,我国经久处于跟随的为难田地

前不久,海归创业团队烯湾科技发布,其研发出的碳纳米纤维管不仅在机能上逾越已有的高机能碳纤维,而且其制备资源将远低于传统碳纤维

新材猜中的重中之重

相较通俗纤维,碳纤维是由有机固体高分子纤维在1000℃至3000℃的高温、惰性气体情况下,高温分化、石墨化而成的含碳量90%以上的纤维其力学、化学、电学等机能优良,是国夷易近经济与国防扶植弗成缺少的计谋性新兴材料

碳纳米管被称为最终纤维,是由单层石墨同轴萦绕纠缠成管(单壁碳纳米管)或由单壁碳纳米管沿同轴层层套构而成的管状物(多壁碳纳米管)碳纳米管直径一样平常在一到几十纳米之间,长度则弘远年夜于其直径,具有许多超常的物理机能(力学、电学、热学)和化学机能,是一维碳纳米材料作为人类迄今为止发明的力学机能最好材料,碳纳米管有着极高的拉伸强度、杨氏模量和断裂应变

碳纳米管纤维是把千切切万单根纳米管扭拧在一路的宏不雅纤维,具有轻质、高强、多功能性的特征,是新一代特种纤维材料,对高端科技成长具有重大年夜计谋意义学界普遍觉得,碳纳米管纤维作为下一代新型高强度纤维材料,可以利用于许多对材料强度要求较高的领域,分外是航空航天领域

碳纳米管纤维强化的先辈纳米复合材料具有质量轻、强度高、弹性模量高的特征一致强度下碳纤维复合材料的重量仅为铝合金的七分之一,机能跨越今朝航空航天上用由碳纤维制造的复合材料,其不仅在夷易近用领域利用处景广泛,对付武器设置设备摆设机能提升同样供献伟大年夜,已被广泛用于制造航空器机体及发念头、导弹外壳等领域

以航空航天用复合材料为例,跟着飞行器各项功能赓续前进和煤油燃料价格赓续上涨,在航空飞机的主要布局件上,碳纤维强化复合材料的比重越来越大年夜,对材料的力学机能的要求也越来越高

在高端汽车领域中,碳纤维复合材料的应用亦已形成趋势值得一提的是,碳纤维复合材料将轻量化与高强度、高安然性相结合,可以极大年夜地提升驾驶体验假如将碳纤维复合材料利用扩展到通俗汽车领域,可以极大年夜地低落能源耗损,削减情况污染

除了航空航天和汽车领域,碳纤维复合材料还可用于风力发电、燃料电池、电池及超级电容器等新能源和夷易近用东西领域跟着下一代能源领域赓续拓展,夷易近用碳纤维的需求比重将会越来越大年夜

突破国外垄断势在必行

出于各种缘故原由,我国碳纤维行业经久受到技巧封锁和产品禁运以及价格打压今朝,海内企业只能临盆低等级碳纤维,制造规模也很小,无法有效包管产品的同等性,资源居高不下这导致在国产大年夜飞机、战争机、无人机等浩繁重大年夜国防项目上,以及汽车、工业东西制造等领域中,先辈复合材料的应用率和合格率间隔国际先辈水平仍有不小差距后进的材料加工技巧严重制约了我国高端制造的成长

记者懂得到,截至今朝,能够达到美国联邦航空局国际标准机能、可以在客机中大年夜量应用的碳纤维临盆技巧,基础掌握在美国、日本的少数几家公司手中,而达到飞机应用最高标准等级的T800H、T800S,险些被日本东丽公司独家垄断

为此,国务院2015年公布的《中国制造2025》十年行动纲领中,将碳纤维材料作为国防航空科技成长的重点钻研工具,并对碳纤维材料的研发临盆做出了支配筹划

“新材猜中,碳纤维是重中之重,我国却不停难有大年夜的冲破,分外是不匀率高、毛丝多,力学机能也上不去,和国外产品德量差距越拉越大年夜,无法制备航空航天布局材料”已故的中国材料科学之父师昌绪曾公开坦言

能否搅动百亿美元市场

可喜的是,我国在碳纤维财产上的被动场所场面即将改变海归创业团队烯湾科技在“举世首个碳纳米管纤维量产项目”启动典礼上表示,技巧团队已经研发出可量产的碳纳米管纤维材料,不仅在机能上逾越已有的高机能碳纤维,其制备资源也将远低于传统碳纤维

烯湾科技研发团队带头人、首席科学家邓飞博士卒业于东京大年夜学,钻研偏向即为“下一代CFRP的纳米复合材料的钻研”博士卒业后,邓飞在美国特拉华大年夜学复合材猜中间继承从事先辈纳米复合材料的钻研事情特拉华大年夜学复合材猜中间作为当前碳纤维材料及先辈复合材料的势力巨子研发机构,具有天下顶尖的研发团队和科研技巧,这让邓飞积累了坚实的技巧贮备,终极带领团队实现冲破

根据公开检索的环境,今朝美国、日本、澳大年夜利亚和韩都城有科研团队在做碳纳米纤维管的钻研然而,根据已经经由过程时刊公布的机能检测数据,在两个最关键的指标强度和杨氏模量上,烯湾科技的指标数据都遥遥领先,分手达到了3.2至5.05σ/Gpa和120至330E/Gpa,机能直逼今朝最先辈的T800H和T800S碳纤维

据业内杂志Reinforced Plastics测算,2015年,举世碳纤维复合材料的市场达290亿美元《2015—2020年中国碳纤维行业市场竞争趋势及投资计谋阐发申报》指出,估计到2020年,海内碳纤维的需求将达2.6万吨,年均增长速度约18.8%2020年,我国碳纤维财产的市场规模将达到128亿美元

按照邓飞的设想,“凡是必要碳纤维利用的领域,碳纳米管纤维都能够以更好的机能、更低的资源完成替代”

只管在外界看起来,这一目标颇为激进,邓飞却有着足够的信心他的底气来自烯湾的核心技巧和研发团队

为早日实现对碳纤维周全替代的目标,邓飞组建了一支博士研发团队团队成员均卒业于国外有名院校,不仅覆盖了该项目涉及的学科和偏向,更拥有富厚的量产流程及自动化设备设计履历今朝,该团队已经取得多项专利,样品和临盆设备试制进展顺利

除核心团队外,邓飞的钻研还获得了许多行业泰斗和资深学者的支持在烯湾科技首个量产项目启动典礼上,邓飞在东京大年夜学攻读博士时代的导师,日本东京大年夜学副校长、东京大年夜学钻研生院新领域创成科学钻研科先辈能源工程钻研室教授武田展雄掉落臂高龄,专程从东京飞抵深圳,见证量产项目启动

今朝,烯湾科技已经得到来自松禾本钱超切切元人夷易近币的风险投资,并在中国深圳、美国特拉华、日本以及中国喷鼻港同步运营(经济日报记者 王轶辰)

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