僅僅幾克的碳纖維

就能拉動(dòng)兩架飛機(jī)的重量

這種號(hào)稱“黑黃金”的新材料

大到運(yùn)載火箭、民航飛機(jī)

小到高檔羽毛球拍、釣魚(yú)竿

都有它的身影

由于該材料生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜

相關(guān)技術(shù)長(zhǎng)期受制于國(guó)外封鎖

國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限

近日

武漢理工大學(xué)牽頭的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)

在高性能大絲束碳纖維領(lǐng)域

實(shí)現(xiàn)重大突破

成功打通從原材料到下游制品的

全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)

構(gòu)建起自主可控的技術(shù)體系和應(yīng)用生態(tài)

為我國(guó)戰(zhàn)略新材料實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展

奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

研發(fā)者說(shuō)

過(guò)去被嚴(yán)格封鎖的成套裝備，如今已完全自主可控

講述人：武漢理工大學(xué)大絲束碳纖維項(xiàng)目負(fù)責(zé)人丁國(guó)平

想象一根只有頭發(fā)絲八分之一左右粗細(xì)的黑色絲線，將4.8萬(wàn)根這樣的絲線交織在一起，就組成我手里這片厚度不足1毫米、寬度約13毫米的大絲束碳纖維。它有著遠(yuǎn)超鋼鐵的強(qiáng)度和剛度，且耐腐蝕、耐高溫。單束能吊起1噸重量，自己卻輕而韌，是十足的“優(yōu)等生”。

一軸高性能大絲束碳纖維

用在汽車上，大絲束碳纖維的強(qiáng)度是鋼的7—9倍，密度僅鋼的1/4。用它做汽車車身、底盤(pán)、內(nèi)飾等部件，整車可減重30%—50%，達(dá)到降油耗、提升續(xù)航能力的效果。當(dāng)用于機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等主承力結(jié)構(gòu)，可減重20%—40%，飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)。同時(shí)，大絲束碳纖維抗疲勞、耐腐蝕，降低維護(hù)頻率與成本。當(dāng)用它做成風(fēng)電葉片，能加強(qiáng)葉片的抗彎曲、扭轉(zhuǎn)變形能力，抗臺(tái)風(fēng)更穩(wěn)、發(fā)電效率更高。

軌道貨運(yùn)車輛大絲束碳纖維活動(dòng)頂蓋

過(guò)去，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)以單束1000—12000根的小絲束為主，生產(chǎn)成本高、價(jià)格昂貴，嚴(yán)重制約規(guī)?；瘧?yīng)用。而由單束4.8萬(wàn)根以上纖維構(gòu)成的大絲束碳纖維性價(jià)比高，在同等性能下，可擺脫小絲束碳纖維價(jià)格高帶來(lái)的應(yīng)用局限。目前，其全球需求量已超過(guò)小絲束碳纖維，是碳纖維普及應(yīng)用的主流趨勢(shì)，但相關(guān)技術(shù)長(zhǎng)期受制于國(guó)外封鎖，國(guó)內(nèi)面臨性能低、生產(chǎn)穩(wěn)定性差、下游配套不足等三重瓶頸。

我們依托自主創(chuàng)新，突破了干噴濕紡制備技術(shù)和成套裝備，實(shí)現(xiàn)48K高性能（T700級(jí)）大絲束碳纖維穩(wěn)定量產(chǎn)。拉伸強(qiáng)度顯著提升，成本降低約20%。過(guò)去被嚴(yán)格封鎖的成套裝備，如今已完全自主可控。

高端機(jī)床大絲束碳纖維中載高速智能型傳動(dòng)軸測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)

攻克“原材料”只是第一步。我們還在復(fù)合材料應(yīng)用環(huán)節(jié)進(jìn)一步攻克大絲束碳纖維復(fù)合材料在成型過(guò)程中性能“縮水”的難題，研發(fā)出低黏度、高浸潤(rùn)性的樹(shù)脂體系，并根據(jù)不同應(yīng)用需求賦予耐高溫、防腐蝕等功能，使大絲束復(fù)材在加工過(guò)程中性能穩(wěn)定可靠。

該技術(shù)已應(yīng)用于航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、航空無(wú)人機(jī)艙段、船舶無(wú)人艇殼體、軌道交通貨運(yùn)車輛頂蓋、高端機(jī)床碳纖維傳動(dòng)軸等五類代表性產(chǎn)品，均通過(guò)關(guān)鍵性能驗(yàn)證，具備量產(chǎn)條件。未來(lái)，我們將繼續(xù)推進(jìn)大絲束碳纖維在航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用，并加強(qiáng)下游配套建設(shè)，形成產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)。

大眾點(diǎn)評(píng)

大絲束碳纖維主傳動(dòng)軸，可替代國(guó)外中高端產(chǎn)品

講述人：武重集團(tuán)正高級(jí)工程師楊應(yīng)虎

機(jī)床加工零件時(shí)，主軸轉(zhuǎn)得越快、越穩(wěn)，加工精度和效率就越高。最早我們用鋼制主動(dòng)軸，轉(zhuǎn)速提上去就容易產(chǎn)生振動(dòng)，難以滿足更高轉(zhuǎn)速需求。十多年前，我們開(kāi)始將部分鋼制主傳動(dòng)軸換為小絲束碳纖維軸，雖然機(jī)床的轉(zhuǎn)速和效率都有很大提升，但進(jìn)口價(jià)格高、周期長(zhǎng)，軸管的核心制備工藝還被國(guó)外企業(yè)壟斷。

高端機(jī)床大絲束碳纖維輕載高速型傳動(dòng)軸

作為制造機(jī)器的“機(jī)器”，我們生產(chǎn)的工業(yè)母機(jī)是國(guó)家重器的基石，關(guān)鍵核心零部件必須實(shí)現(xiàn)自主可控。

近年來(lái)，我們與武漢理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)密切合作，創(chuàng)造性地開(kāi)展大絲束碳纖維主傳動(dòng)軸的研發(fā)應(yīng)用，采用48K大絲束碳纖維進(jìn)行軸管制備，并通過(guò)簡(jiǎn)化編組流程、優(yōu)化工藝參數(shù)，既保留了小絲束碳纖維軸質(zhì)量輕、剛性高的核心優(yōu)勢(shì)，更在工藝效率上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，實(shí)現(xiàn)了制備工藝的全自主可控。

在應(yīng)用測(cè)試中，大絲束碳纖維主傳動(dòng)軸的表現(xiàn)亮眼，它主要應(yīng)用于龍門(mén)銑床、鏜床等工業(yè)母機(jī)的滑枕部件，承擔(dān)主軸高速旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)功能，在空運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試及切削試驗(yàn)中，完全滿足使用要求甚至超越現(xiàn)有水平，可成功替代國(guó)外中高端小絲束碳纖維軸管使用。我們將進(jìn)一步與武漢理工大學(xué)合作，推廣大絲束碳纖維主傳動(dòng)軸的系列化設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

矢志創(chuàng)新，銳意突破

我校科研團(tuán)隊(duì)

在高性能大絲束碳纖維領(lǐng)域

突破國(guó)外技術(shù)封鎖

實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控并落地應(yīng)用

充分彰顯了武漢理工的科研擔(dān)當(dāng)

愿更多武漢理工人接續(xù)奮進(jìn)

勇攀科技高峰

在科技自立自強(qiáng)的道路上

貢獻(xiàn)更多武漢理工智慧與力量！

武漢理工大學(xué)融媒體中心

來(lái)源：長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)

編輯：李穎

責(zé)編：朱可馨 毋怡瑤

審稿：黃嵩