导语
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碳纤维是一种比钢铁还要坚韧的材料,同时轻质又不占分量的特性让它被广泛应用在多个领域,甚至我们在日常生活中见到的航天飞机、篮球杆、钓鱼竿等和它都有关系,然而这些实际上是我国现在的技术水平正在逐渐超越美日技术垄断的一个缩影。
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然而我国在碳纤维这项技术上还是比较落后的,这也是我国此时领先的一个小目标,那么我国是如何在这领域取得了进展的呢?
0 @3 k. @" l$ A$ z) D7 d& V; ~! [碳纤维复合材料。
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" u# }- k+ F) S1 c$ E碳纤维这个东西实际上最早起源于爱迪生的电灯,1865年,爱迪生在研究电灯的时候,他发现用竹子做灯丝会比用其他植物做出来的灯丝更耐用,并且光亮度也更高。( b1 g) W9 \/ ?+ e; Q! X1 }
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* n( c w4 @5 U2 \% E. X那么这个发现就证明了碳丝这种物质在耐用性和性能方面会优于其他材质,于是他开始在这方面进行进一步研究,后来他发现用竹子做出来的灯丝发光亮度并不够高,耗电量却高了不少,于是于是他就将这个材料换成了石墨。
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" n% }# I. ?$ X7 [/ n0 w石墨的发热温度很高,经过电流的通电之后,它的发热温度会更高,所以在1870年左右,美国的查尔斯·查普曼就发现了用煤气化纤维制成的灯丝,这种灯丝的发热亮度高,非常耐用,是很好的一种材料。! a. Q9 E/ t& a( `6 r
# U, b$ M' M( S3 i随着科技的不断发展,这个技术也不断被深挖,在1958年,美国就发明了聚丙烯腈聚合纤维,这种材料经过高温之后就可以转化成碳纤维。* N4 ~" T! \. M% g8 a1 V. [& h
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当时的美国在这方面的技术已经达到了非常高的水平,然而这一成果却在后来的美日合作中形成了技术垄断。' `9 ~# I! U% o/ A; w$ h8 r
& E( q4 m" }( P9 E& F7 H6 ~在1963年,日本在碳纤维技术方面取得了巨大的突破,同时因为美国的技术过于领先,日本也希望能够加强日本科研方面的力量。
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) `7 b( y' v( }6 _: N7 Z. G: |这时的美日之间的合作非常好,后来日本和美国之间就达成了一项合作,日本希望美国可以将他们所研发出来的聚丙烯腈聚合纤维技术提供给他们,美国虽然也担心自己在这项技术上面会落后于日本,但是日本给美国开出的条件让美国最终还是答应了这个合作。; V0 e( n" {) g7 s
4 o7 u, } h" w; Y6 K* A# s! f! j, X在日本拿到美国的技术之后,他们开始在这方面进行进一步的研究,最终在1965年,日本的碳纤维技术在美国的技术基础上又有了进一步的发展。
1 j1 x1 @. d6 w技术发展与垄断。1 f' D: c" ]/ ?. I5 H" n
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随后日本也在这项技术上有了更多更加深入的研究,他们分别在1971年和1972年先后研发出了两种炭化纤维材料,这两种材料和美国最初的聚丙烯腈聚合纤维相比,它们在强度上更高、韧性更好,同时有着优异的抗腐蚀性,受到了国内外的一致好评。: k7 C0 \7 y8 g2 j# C/ T+ J
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这项技术让日本在国际市场上处于领先地位,同时也坐稳了在这方面的领导地位,随后日本又在1971年研发出了一种新型的碳纤维材料,因为这种材料的强韧性和耐腐蚀性非常突出,所以被广泛应用于许多领域。
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0 V {6 ~$ N- u/ c, F+ \& V日本的企业在这项技术研发上投入了大量的人力物力,在这方面的研究已经达到领先于全球的地步了,所以日本的企业在这一领域享受到了巨额的利益。
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4 k/ g" R7 x% j8 c6 @, _然而当时的日本企业在这项技术上还存在着许多的问题,比如材料的生产效率低、性能不稳定等等,一时间,他们在这方面似乎没有新的突破了。; s) ^6 q" S2 ]' I1 I% P$ P4 b( n- \
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而美国方面则一直认为日本能够取得技术领先一定是因为当时作为日本企业和美国企业之间的合作协议有一些不实之处,所以美国一方面要求日本对这方面的数据做出解释,另一方面就准备将日本这些企业在这方面的成果进行起诉。7 {- `0 }( n7 Q" ]
( h8 J* |& R6 \" }然而即使美国这边有了起诉的准备,日本这边的技术也依旧是当下最领先的技术,而当时的中国在碳纤维研究方面还处于起步阶段。# c) L9 O+ `* j1 ^5 t
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我国最开始接触碳纤维方面的研究是从1973年开始,尽管我国在碳纤维研究方面起步较晚,但是在后期的技术发展上也取得了巨大的突破,在1989年,我国研发出了一种新型聚丙烯腈基原料,这种新型的聚丙烯腈基原料比日本研究出的聚丙烯腈基原料性能要更优越。: y. h( N2 @& k) M. x/ f% V, A
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而且在这方面的研究上,我国已经拥有了自己的技术专利,于是日本和美国也对我国的技术表示非常羡慕。9 N4 H2 b! `9 S: V' I! f B
中国也有希望。
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$ m, {+ H% n' i# E2 D0 b! E# [4 b上个世纪八十年代,中国经济还处于起步阶段,而美国在这方面则处于领先地位,然而中国却也不甘落后,我国当时对很多先进技术进行了引进,并且在这方面进行了参照学习。8 u. F0 m; q7 Y2 z
1 b- W! J1 f( z1 s# R7 r3 H同时,我国在科学研究方面也投入了大量的人力物力,但是由于改革开放初期,国家对于这方面的投资还是比较少的,所以我国在这方面的研究进展相对落后。& I9 p9 q' K" I7 R
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然而到了上个世纪九十年代,我国的碳纤维研究也逐渐开展起来了,并且取得了很大的突破。
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尽管我国在这方面的研究起步比较晚,但是在碳纤维材料的开发上,国内的研究还是取得了巨大的进展,研究表明,国内在这一领域的研究成果大约占到了国际水平的80%左右。
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然而多年的碳纤维技术研究并没有让我国的碳纤维复合材料在国际市场上拥有竞争力,相反,我国在碳纤维方面完全依赖进口。4 K0 K* I5 \7 c1 Y3 [5 S
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& i4 q; [; L0 s5 d后来有国内的一个上市公司专注于碳纤维的研究,这个企业就是光威复材,光威复材成立于1997年,当时他成立的初衷就是希望能够打破美国和日本之间的技术垄断,实现碳纤维领域的技术自主。
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) P6 n+ T2 r" K在成立之后,光威复材一直致力于碳纤维材料方面的研发,企业的规模也在稳步扩大,并且随着技术水平不断提高,企业量产也逐渐实现。9 a& V4 z) v: U' x0 L: S
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然而在碳纤维材料的基础上,他们又开始研发新技术,想要将技术研发的通往新方向进行探索。
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于是他们就在这方面进行了不懈的努力,在2009年,我国的碳纤维研究在光威复材的带领下取得了巨大的突破,随着技术水平不断提升,我国的碳纤维技术已经逐渐落后于国际先进水平。
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! H9 I. n4 h3 l在2013年,光威复材又一次迎来了碳纤维技术的突破,他们将碳纤维丝束的数量从12k提升到了24k,虽然它才刚刚开始更换蜘蛛丝,但是这也是一个巨大的进步。* ^! G- n: z* d6 l+ p- X0 j
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随后又在2017年,他们实现了从24k到48k的技术飞跃,这也是我国在碳纤维领域实现的又一次重大的突破,这意味着我国的碳纤维技术已经达到国际先进水平。
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而随着我国在这一领域的突破,国家对碳纤维材料的重视程度也逐渐提高,这也让我国在碳纤维领域的科研人员感到非常鼓舞。" D m7 h5 F* m/ x1 e e6 A: w
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预计到2024年,光威复材实现碳纤维复合材料的量产,我国在碳纤维领域的成绩将进一步提升,摆脱对进口的束缚。0 P0 A1 P3 b" C
结语( W* v2 I& |8 ]1 _
8 N+ ]- j) o. Z3 `6 q碳纤维技术的突破将为我国在航空航天、体育器材等领域的发展提供有利条件,同时也为我国的相关研究人员注入了新的动力。
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随着碳纤维复合材料的逐渐成熟,我国在这一领域有望迎来更好的明天。5 R @ @3 F8 o
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在科技不断发展的今天,我们期待着中国在碳纤维技术领域更进一步,也期待着中国在全球科技舞台上的更多精彩表现。 |