碳纖維產(chǎn)業(yè)從零發(fā)展至今經(jīng)歷了哪些階段？
碳纖維是如何變成現(xiàn)在炙手可熱的“黑色黃金”的？估計(jì)很多人都沒明白。其實(shí)碳纖維從無到有，從弱到強(qiáng)，經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷史。而且同樣是碳纖維，制備技術(shù)越先進(jìn)，它的性能上限也就越高。航空航天領(lǐng)域就亟待更多像碳纖維這樣的高強(qiáng)材料，越是了解碳纖維，越能明白它為何與眾不同的。
碳纖維基礎(chǔ)知識(shí)普及
碳纖維并不是一種天然的材料，而是通過技術(shù)和設(shè)備加工而來的單質(zhì)高分子材料，按照原材料的不同分為聚丙烯腈基（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維，制作原料分別是聚丙烯腈纖維、瀝青和黏膠纖維。目前性能較好的是聚丙烯腈基碳纖維，而瀝青基碳纖維制作過程更加環(huán)保，性能適中，粘膠基碳纖維使用范圍較小。
聚丙烯腈纖維經(jīng)過上千攝氏度的高溫處理，形成了分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的碳纖維材料，初始外形為黑色絮狀材料，經(jīng)過處理形成了絲狀的碳纖維原絲，在經(jīng)過編織變成了碳纖維絲束，后續(xù)還能加工成碳纖維布。碳纖維原絲的力學(xué)性能有不同的方向，分為包括高強(qiáng)型（GQ）、高強(qiáng)中模型（QZ）、高模型（GM）、高強(qiáng)高模型（QM）等。
碳纖維絲束是數(shù)量不等的碳纖維原絲編織而成的，分為大絲束和小絲束兩各種類，通常將24000根細(xì)絲及以下組成的碳纖維稱為小絲束碳纖維，將48000根以上細(xì)絲組成的碳纖維稱為大絲束碳纖維。大絲束和小絲束碳纖維的應(yīng)用方向也不相同，小絲束碳纖維更適合用在航空航天、軍用裝備上，大絲束碳纖維更適用用在工業(yè)制造、軌道交通、和新能源等領(lǐng)域。
碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程
19世紀(jì)下半葉，碳纖維被發(fā)現(xiàn)，托馬斯愛迪生和約瑟夫斯旺將木棉和竹燃燒后制成碳纖維作為燈絲
1959年，碳纖維開始了新的發(fā)展征程，美國聯(lián)合碳化公司以粘膠短纖為原絲制成纖維素基碳纖維
1961-1962年，日本進(jìn)藤昭男博士（依托大阪技術(shù)試驗(yàn)所及東洋人造絲（東麗前身））發(fā)明聚丙烯腈碳纖維
1965年，日本群馬大學(xué)制成瀝青基碳纖維
1968年，美國金剛砂公司研制出酚醛基碳纖維
1970年，東麗與美國聯(lián)合碳化進(jìn)行技術(shù)合作，實(shí)現(xiàn)碳纖維量產(chǎn)
1972年，魚竿開始應(yīng)用碳纖維
1973年，高爾夫球桿開始應(yīng)用碳纖維
1979年，東京天文臺(tái)電波望遠(yuǎn)鏡采用T300碳纖維
1982年，航空應(yīng)用興起，采用碳纖維制成的波音757、767以及空客A310完成首飛；采用碳纖維制成貨物艙門的哥倫比亞號(hào)發(fā)射
1990年，波音777采用碳纖維預(yù)浸料
1992年，東麗在美國設(shè)立子公司，用于支持波音飛機(jī)碳纖維預(yù)浸料生產(chǎn)
1993-2004年，工業(yè)應(yīng)用階段，碳纖維被應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器，船艇及建筑等
2005年以后，全面應(yīng)用階段，風(fēng)力發(fā)電，汽車，波音及空客的主承力結(jié)構(gòu)均采用碳纖維作為原料
2010年以后，國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)開始發(fā)力，同時(shí)布局整個(gè)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰-碳中和”的目標(biāo)
碳纖維材料的發(fā)展經(jīng)歷了100多年的歷史，我國在1962年前后也已經(jīng)有了相關(guān)的研究和生產(chǎn)，但是受到多方面因素的影響，并沒有真正發(fā)展起來，而日本卻在碳纖維領(lǐng)域里發(fā)展迅速，至今都是全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的核心領(lǐng)導(dǎo)國。我們想要趕超日本和美國，短時(shí)間內(nèi)是無法實(shí)現(xiàn)的，這是時(shí)代發(fā)展帶來的現(xiàn)實(shí)差距，我們只有以更高的加速度去追趕，才能實(shí)現(xiàn)碳纖維自給自足，而后達(dá)到全球領(lǐng)先。
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