《从12K到48K!我国在"新材料之王"碳纤维领域取得重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2022-10-17
  • 10月13日,从中国石化新闻办获悉,我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线近日在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车,并生产出合格产品,产品性能媲美国外同级别产品。这标志中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化,成功走向规模化生产。

     

    在碳纤维行业内,通常将每束碳纤维根数大于4.8万根(简称48K)的称为大丝束碳纤维。该条48K大丝束碳纤维国产线可实现规模化、高品质生产。该项目采用中国石化自主开发的PAN (聚丙烯腈)基大丝束原丝、碳纤维技术,分两个阶段实施,计划于2024年全部建成投产,届时共达到2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。


    大丝束碳纤维性能优越,被称为“新材料之王”“黑黄金”。上海石化研发生产的大丝束碳纤维,是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异,比重不到钢的四分之一,强度却是钢的7至9倍,并且还具有耐腐蚀的特性。此外,48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下,不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能,还可以实现生产低成本化,从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。


    “新材料之王”应用场景广泛,如风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等。长期以来,中国的碳纤维发展主要是在小丝束碳纤维方面实现了突破,但是由于小丝束碳纤维成本高,影响了下游企业应用碳纤维的积极性。中国石化联合10余家高校、科研院所、企业,经过十余年努力,我国碳纤维实现了从12K到48K的重大突破,成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。中国石化成为国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。

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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2021-01-12
    • 中国石化1月5日宣布,其旗下上海石化“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目正式开工建设。这是国内首家突破被称为“黑黄金”的48K大丝束碳纤维产业化技术的企业,标志着我国大丝束碳纤维从研发试产成功走上规模化生产之路。   据中国石化介绍,在国内碳纤维行业,小丝束碳纤维每束碳纤维基本处于0.1万根—1.2万根之间,大丝束碳纤维每束碳纤维根数大于4.8万根(简称48K)。48K大丝束的最大优势,就是在相同的生产条件下,可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能。   上海石化研发试产的大丝束碳纤维,破炉而出时一身黑亮,是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异,比重不到钢的1/4,强度却是钢的7至9倍,且具有耐腐蚀特性,被称为“新材料之王”,也被称为“黑黄金”,可广泛应用于飞机部件、轨道交通原材料、车身制造等。   该项目包括1.2万吨/年48K大丝束碳纤维、2.4万吨/年原丝等,总投资35亿元,是上海市重大产业项目,计划至2024年全部完成。项目采用自主开发的一步法聚丙烯腈基先进生产工艺路线,投产后将有望改变我国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面,有力推动国产碳纤维产业发展,助力中国制造。   据悉,碳纤维技术有着森严的技术壁垒,迄今为止只有日本、美国等少数发达国家拥有并掌握。上海石化联合中国石化上海石化院、上海工程公司以及复旦大学等10余家高校、科研院所、企业进行“产、学、研、用”协同创新,于2018年取得重大突破,成功试制出48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程。截至2020年,上海石化共获得碳纤维相关专利165项。经过十余年努力,我国碳纤维实现了从12K到48K的重大突破,成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。
  • 《我国学者在纳米复合材料领域取得进展》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-08-14
    • 在国家自然科学基金项目(批准号:52125302、52350012、22075009)等资助下,北京航空航天大学程群峰教授团队在纳米复合材料领域取得新进展,解决了纳米复合材料组装中因毛细收缩产生孔隙的难题,制备了迄今为止最高拉伸强度的MXene纳米复合薄膜材料,为其他二维纳米材料的宏观组装提供了新思路。相关研究成果以“液态金属顺序桥联诱导的超强碳化钛薄膜(Ultrastrong MXene film induced by sequential bridging with liquid metal)”为题,于2024年7月5日以封面文章发表在《科学》(Science)上。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4257。   工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合印发的《绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)》,指出发展绿色航空制造业是应对气候变化、实现航空产业可持续发展的必然要求。其中轻量化材料是绿色航空发展的关键核心技术之一。目前波音、空客、C919客机大量使用碳纤维复合材料,以实现减重和节能减排。与碳纤维相比,二维纳米材料(石墨烯、碳化钛等)具有更加优异的力学和电学性能,是未来实现绿色航空目标的理想材料。   该研究团队提出了“液态金属交联致密化”新策略,通过易流动的液态金属填充孔隙,消除因毛细收缩导致二维纳米材料产生的孔隙缺陷,解决了湿化学法组装二维纳米材料结构不致密、取向度低的难题。与此同时,液态金属与纳米片形成Ga-O配位键,大幅提升了纳米片载荷传递能力,实现了迄今为止908.4 MPa的最高拉伸强度(图),高于目前报道的其他碳化钛薄膜,同时还具有优异的电磁屏蔽性能,实现了结构功能一体化。本工作提出的“液态金属交联致密化”新策略,为其他高性能纳米复合材料的创制提供了新思路。