國內碳纖維技術現狀

我國嫦娥二號的成功升空，歷經多重風險。然而，鮮為人知的是，由于使用了高性能的碳纖維復合材料，嫦娥二號的“體重”瘦下去300克，為奔月奠定了更好的條件。 可以說，這其中凝結了許多復合材料專家學者的智慧和汗水，也展示了我國復合材料工業在航空領域的不斷進步。“衛星的減重以克計算，如果衛星自重可以減輕一些，那么衛星可能多帶一個相機或望遠鏡，也可以多完成一些使命。”國內某復合材料研究院高級工程師匡總介紹說。

資料顯示，碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱等特性，屬典型的高新技術產品。由碳纖維和樹脂結合而成的復合材料，由于其比重小、韌性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。因此，在航空航天工業中普遍采用先進的碳纖維復合材料。 

據介紹，嫦娥二號定向天線的重要支撐部分——定向天線展開臂，便是由國內某知名復合材料研究院研發的，由碳纖維復合材料制成，總重量僅500余克，較使用鋁合金材質減輕近300克，但承重能力毫不遜色于鋁合金材料構件。事實上，除了在航天領域，在民用和軍用航空領域，我國碳纖維復合材料工業企業立足于從原料、技術、設備的全面國產化，大大提高了我國碳纖維領域的自主創新和技術集成能力。目前，國產碳纖維復合材料已推廣至飛機機頭罩、方向舵等數個大部件。盡管近年來國產碳纖維復合材料取得了長足的進步，可是在業內人士看來，要想追趕世界先進水平，仍需付出努力。“國內亟待加快開發碳纖維復合材料應用設計和技術解決方案，讓高端碳纖維上規模、提性能、降成本。”中國工程院院士杜善義在2010材料科學與防腐蝕技術國際論壇上呼吁。 現任中國復合材料學會理事長、中國商用飛機有限公司專家咨詢組成員的杜善義建議，集中科技優勢力量組織攻關T800級碳纖，合理部署高端碳纖原材料的國內布點，防止低水平碳纖廠一哄而上；鼓勵復合材料設計創新，做到合理高效設計；在部件制造方面，適當購買國外先進設備，攻克關鍵設備國產化，與下游單位合作，積極開發新工藝、新應用。 

一位業內專家告訴記者，目前，全世界碳纖維生產廠家中日本的東麗、東邦和三菱3家公司，代表著目前世界上最先進水平。我國碳纖維的質量、技術和生產規模與國外差距很大，其中高性能碳纖維技術更是被西方國家壟斷和封鎖。我國雖然經過多年研究和試生產，但至今尚未掌握高性能碳纖維的核心技術。從技術研發到產業化難度更大，因此碳纖維要真正實現國產化需要一個漫長的過程。中國新型戰機陷瓶頸：碳纖維技術目前太落后。四代機的發展尤其需要碳纖維技術。 

杜善義分析說，我國復合材料在航空領域的應用已有一定基礎，擁有原材料的優勢。在樹脂基復合材料的兩大原材料樹脂和纖維中，樹脂方面我國與國外差距不大，而碳纖維研發尚存4大難題。第一，高端碳纖維產業落后。國產碳纖維目前規模雖達萬噸級，產量也有數千噸，但只能用在飛機非承力件和次承力件上，而飛機最關鍵的承力件所需T800級碳纖還停留在實驗室數十千克的水平，大飛機應用尚需依靠進口。國內碳纖維應用技術和解決方案與國外相比差距較大，比如碳纖維設計載荷的合理取法落后，不能體現碳纖維特性。第二，碳纖維復合材料部件的一體化成型技術相對落后，難以制造大尺寸部件。第三，我國自動化工藝如自動鋪絲技術等更為落后。第四，國產高性能碳纖維因設備靠進口、生產效率低而價格太高。他強調，國內化工企業要以配套大飛機為突破口，合力解決這4大問題。 

杜善義告訴記者：“大型飛機突出強調安全性、經濟性、舒適性和環保性，這決定了對復合材料需求的迫切性和必然性。復合材料技術已躍升為大飛機項目3大關鍵技術之一。”杜善義認為，復合材料的意義不僅體現在大飛機項目，而是通過復合材料在航空領域的應用，推動其在汽車等其他領域應用水平的全面提高。