就在剛剛過(guò)去的2016年，北京中航公司欲引進(jìn)一套樹(shù)脂生產(chǎn)線設(shè)備，通過(guò)對(duì)投標(biāo)廠家公司的層層篩選，意凱很有幸的成為了中航公司的中標(biāo)公司，也很榮幸意凱的樹(shù)脂生產(chǎn)線設(shè)備能能夠助力中國(guó)的航天工業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)碳纖維技術(shù)已完全趕超了日本東麗公司，達(dá)到了世界最先進(jìn)的技術(shù)水平！下面一起來(lái)具體了解一下~
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日本東麗為碳纖維行業(yè)標(biāo)桿
所謂 T300、T800、T1000 等稱謂，其實(shí)是日本東麗公司的碳纖維型號(hào)，只是由于東麗公司在行業(yè)內(nèi)的地位，所以導(dǎo)致其型號(hào)在媒體的報(bào)道中，無(wú)形中演化成類(lèi)似于某種強(qiáng)度的碳纖維標(biāo)桿。從中其實(shí)也能看出日本企業(yè)在碳纖維領(lǐng)域的行業(yè)地位。在集成電路領(lǐng)域中，三星的 14nm 制造工藝雖然和 Intel 的 14nm 制造工藝同屬于 14nm，但采用三星工藝加工出來(lái)的芯片在性能、功耗等方面與 Intel 的相比卻存在一定差距。
國(guó)產(chǎn) T800 可以替換東麗同類(lèi)產(chǎn)品
那么，國(guó)產(chǎn)的 T800 和日本東麗的 T800 也存在類(lèi)似同屬 T800，在產(chǎn)品性能上表現(xiàn)如何呢?
一篇由中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司、北京航空材料研究院、先進(jìn)復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、核工業(yè)理化工程研究院、北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院技術(shù)人員共同署名發(fā)表的論文對(duì)國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維和日本東麗 T800 碳纖維做了非常詳細(xì)的測(cè)試。
在測(cè)試中，研究人員采用日本 Hitachi 公司生產(chǎn)的 S4800N 型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，觀察碳纖維的表面形貌，并計(jì)算纖維直徑。采用美國(guó) Veeco 公司生產(chǎn)的 D3000 型原子力顯微鏡，觀察碳纖維表面形貌，分析表面粗糙度。采用英國(guó) Kratos 公司生產(chǎn)的 X 射線光電子能譜儀，分析碳纖維的表面成分。采用北京航空航天大學(xué)研制的微脫黏試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試?yán)w維與基體樹(shù)脂的界面剪切強(qiáng)度。采用美國(guó) Instron 公司生產(chǎn)的 5982 型材料電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試復(fù)合材料室溫干態(tài)力學(xué)性能。測(cè)試表明：
在表面物理態(tài)上，相對(duì)于東麗 T800H 碳纖維，國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維的表面較為粗糙，沿纖維軸向分布著更密集的溝槽，且溝槽的深度也較深，這種形貌特征有利于提高國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維與基體樹(shù)脂的機(jī)械嚙合作用，從而提高復(fù)合材料的界面性能。
(T800H 碳纖維和國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維的 AFM 照片)
由于國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維的氧碳原子比約為 T800 碳纖維約為 31.2%，約為東麗 T800H 碳纖維的 2 倍，因此，國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維能夠通過(guò)化學(xué)鍵合或分子間作用力與基體樹(shù)脂形成相互作用，從而提高復(fù)合材料的界面性能。加上之前提到的在表面物理態(tài)上的差異，使得國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維與 HT-280 樹(shù)脂能形成更好的界面黏結(jié)。
而測(cè)試也證明了這一點(diǎn)，東麗 T800H 碳纖維與 HT-280 樹(shù)脂的界面剪切強(qiáng)度約為 92MPa，國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維與 HT-280 樹(shù)脂的界面剪切強(qiáng)度約為 117MPa，后者較前者高約 27%。
在力學(xué)性能方面，國(guó)產(chǎn) T800/HT-280 復(fù)合材料的 0° 拉伸、90° 拉伸、彎曲、面內(nèi)剪切和層間剪切等力學(xué)性能均普遍高于東麗 T800/HT-280 復(fù)合材料。其中，90° 拉伸強(qiáng)度高約 25%，面內(nèi)剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度高約 12%、層間剪切強(qiáng)度高約 7%。
(T800H/HT-280 復(fù)合材料和國(guó)產(chǎn) T800/HT-280 復(fù)合材料 90° 拉伸試樣破壞 SEM 照片)
一篇中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的博士論文也證明：國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維拉伸強(qiáng)度平均值 5.63GPa(東麗 T800 為 5.49GPa)，彈性模量平均值 292GPa，斷裂伸長(zhǎng)率平均值 1.9%，與東麗公司 T800 碳纖維產(chǎn)品一致，表明國(guó)產(chǎn)碳纖維力學(xué)性能完全達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平，且各項(xiàng)指標(biāo) Cv 值均較低，穩(wěn)定性較好。國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維 12K 產(chǎn)品的元素成分和表面活性與東麗 T800 碳纖維 12K 產(chǎn)品比較一致。國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維整體可媲美日本東麗 T800 產(chǎn)品，完全可以取代國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品加以推廣應(yīng)用。
結(jié)語(yǔ)
目前，日本是高檔碳纖維材料的主要生產(chǎn)國(guó)，日本東麗公司的 T800 系列碳纖維，是唯一被美國(guó) FAA 批準(zhǔn)用于波音 777 關(guān)鍵飛行部件的碳纖維，航空工業(yè)中碳纖維的重要性不言而喻。
西方國(guó)家長(zhǎng)期對(duì)中國(guó)施行 T800 系列碳纖維禁運(yùn)，以阻止中國(guó)以此提高軍用飛機(jī)性能以及在國(guó)際航空航天材料中獲得競(jìng)爭(zhēng)力。2013 年有中國(guó)商人在美國(guó)被控告非法采購(gòu) T800 系列碳纖維。
必須指出的是，過(guò)去國(guó)內(nèi)雖然能做出與國(guó)外媲美的產(chǎn)品，但在成本上往往高于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。而據(jù)了解，中國(guó)已有多個(gè)廠家可以規(guī)模化生產(chǎn)， T800 級(jí)碳纖維的成本價(jià)格控制到了國(guó)際價(jià)格的三分之一，這實(shí)現(xiàn)在技術(shù)上能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品爭(zhēng)鋒的同時(shí)，在定價(jià)上也占據(jù)主動(dòng)，這對(duì)國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用就尤為關(guān)鍵了。
參考資料：
《國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維/雙馬來(lái)酰亞胺復(fù)合材料的界面及力學(xué)性能》，李偉東，張金棟，劉剛，鐘翔嶼，張代軍，包建文，肇研;
《久攻難克的碳纖維技術(shù)》，李克健;
《國(guó)產(chǎn) T800 碳纖維表征分析及樹(shù)脂基復(fù)合材料性能研究》，顧紅星。
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