“紡織之光”威海搭臺，業(yè)內(nèi)大咖分享碳纖維編織/成型加工技術(shù)

碳纖維是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)不可或缺的戰(zhàn)略性新材料，是先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)體之一，技術(shù)含量高，輻射面廣，帶動力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于航空航天、能源裝備、交通運(yùn)輸、建筑工程、體育休閑等領(lǐng)域。

為加強(qiáng)行業(yè)交流，推動碳纖維編織/成型加工技術(shù)的發(fā)展，提升碳纖維制品性能，滿足國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的需求，進(jìn)一步促進(jìn)紡織行業(yè)科技進(jìn)步，11月26日，由中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技發(fā)展部、紡織之光科技教育基金會和紡織工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展中心主辦的“紡織之光”碳纖維編織/成型加工技術(shù)及應(yīng)用科技成果推廣活動在山東省威海市舉辦。該活動的協(xié)辦單位有威海市發(fā)展和改革委員會、威海臨港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會、碳纖維制備及工程化國家工程實(shí)驗(yàn)室、山東省碳纖維技術(shù)創(chuàng)新中心、青島大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。

活動邀請了眾多紡織產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)領(lǐng)域的專家，會議主題聚焦以碳纖維為代表的高性能纖維及復(fù)合材料在運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、大運(yùn)飛機(jī)和高端國防軍工高端裝備上的應(yīng)用，同時也聚焦在高壓輸電纜、裝備制造、交通運(yùn)輸、新能源汽車、醫(yī)療、風(fēng)電、體育休閑等領(lǐng)域的應(yīng)用；并探討如何建立從原絲→碳纖維→預(yù)浸料/編織/成型→最終產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈對接，滿足國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的需求，推動以碳纖維為代表的高性能纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國紡織工業(yè)聯(lián)合會黨委書記兼秘書長高勇，副會長李陵申，中紡聯(lián)副秘書長、科技發(fā)展部主任、紡織之光科技教育基金會副理事長彭燕麗，中紡聯(lián)科技發(fā)展部副主任王玉萍，紡織之光科技教育基金會秘書長張翠竹，威海市發(fā)展和改革委員會副書記、副主任張愈，威海臨港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)黨工委委員、管委會副主任蔡曙光，碳纖維制備及工程化國家工程實(shí)驗(yàn)室主任、威海光威復(fù)合材料股份有限公司首席科學(xué)家李書鄉(xiāng)，山東省碳纖維技術(shù)創(chuàng)新中心副主任、威海拓展纖維有限公司總經(jīng)理叢宗杰，紡織相關(guān)科研院所和高等院校科研負(fù)責(zé)人、全國碳纖維生產(chǎn)、編織、成型加工生產(chǎn)企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員及管理人員、行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人等120人參加會議。會議由李陵申、彭燕麗、王玉萍分別主持。

李陵申主持領(lǐng)導(dǎo)講話環(huán)節(jié)。

高勇在致辭中表示，紡織業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有賴于智能制造、新材料和產(chǎn)業(yè)改造提升。碳纖維作為高性能材料不僅是紡織行業(yè)代表性材料，也是中國新材料領(lǐng)域的代表。各國都在競相發(fā)展新材料，其它國家也在關(guān)注我國高端纖維的發(fā)展。紡織工業(yè)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上解決穿衣問題，隨著新材料的發(fā)展，已經(jīng)滲入到人類生活的所有方面。最近幾年，我國碳纖維發(fā)展很快，T700、T800、T1000已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)能逐漸擴(kuò)大。未來發(fā)展要雙管齊下，一方面要在纖維制備上下功夫，改進(jìn)一致性、成熟度、提高質(zhì)量水平。另一方面要考慮纖維市場的應(yīng)用開拓推廣。各環(huán)節(jié)都要考慮如何拓展碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅要關(guān)注航空航天、軍工，更要關(guān)注量大面廣的民用領(lǐng)域，諸如交通、衛(wèi)生、輸變電等領(lǐng)域。碳纖維技術(shù)中特種編織技術(shù)很重要，我們與國外還有不小差距。他希望通過此次推廣活動使碳纖維加工技術(shù)進(jìn)一步成熟。

張翠竹回顧了基金會的發(fā)展歷史，她希望將來有更多的企業(yè)捐贈給基金會，齊心合力為行業(yè)科技工作做出更大的貢獻(xiàn)。此次公益性推廣活動是今年紡織之光科技教育基金會支持的第11場公益性推廣活動，也是基金會自2010年支持公益性科技成果推廣會的第55場。她說，此次技術(shù)推廣會上介紹的科技成果大多是“紡織之光”科技獎獲獎項(xiàng)目，活動得到了寧波大發(fā)化纖有限公司、 山東英利實(shí)業(yè)有限公司捐贈支持。希望參會的技術(shù)專家們充分交流、相互學(xué)習(xí)。

在主題報告環(huán)節(jié)，9位來自高校、企業(yè)的專家圍繞“十四五”碳纖維技術(shù)發(fā)展、工藝、裝備、開發(fā)、應(yīng)用、專利等內(nèi)容向與會嘉賓進(jìn)行了分享。

主題報告主持人：中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技發(fā)展部主任彭燕麗

演講者：北京化工大學(xué)教授徐樑華

題目：“十四五”碳纖維技術(shù)發(fā)展展望

徐樑華重點(diǎn)介紹了國產(chǎn)碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題，及未來發(fā)展方向。總體上說，中國碳纖維進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段，已建立起國產(chǎn)聚丙烯腈碳纖維技術(shù)體系，主題技術(shù)方向明確，已基本滿足現(xiàn)階段國紡領(lǐng)域應(yīng)用的需要。具體表現(xiàn)在碳纖維技術(shù)研發(fā)力量不斷加強(qiáng)，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活力空前，自主創(chuàng)新能力得到加強(qiáng)，造血功能不斷提升，軍工應(yīng)用成效顯著，碳纖維低成本化取得進(jìn)展。存在的問題主要是國防軍工性能不夠、質(zhì)量穩(wěn)定性一致性不夠，工業(yè)領(lǐng)域不穩(wěn)定、工藝性差、價格高。未來碳纖維技術(shù)發(fā)展目標(biāo)是需求牽引+技術(shù)推進(jìn)，從現(xiàn)階段的需求牽引發(fā)展到選材應(yīng)用。技術(shù)發(fā)展原則是創(chuàng)新推動、應(yīng)用引領(lǐng)、寓軍于民、以民養(yǎng)軍、突破關(guān)鍵技術(shù)、立足自主創(chuàng)新、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在培育發(fā)展碳纖維高端應(yīng)用市場等方面取得突破。

演講者：天津工業(yè)大學(xué)教授陳利

題目：碳纖維三維編織及其復(fù)合材料關(guān)鍵制備技術(shù)與應(yīng)用

陳利介紹了多軸向復(fù)合材料的設(shè)計、制造和應(yīng)用。三維機(jī)織結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展最快的一種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式，多軸向機(jī)織復(fù)合材料有五個紗線系統(tǒng)：經(jīng)紗、緯紗、接結(jié)紗、+θ斜向紗和-θ斜向紗，可以提高面內(nèi)剪切性能。多軸向機(jī)織復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是面內(nèi)纖維取向角和疊層順序具有可設(shè)計性，面外性能優(yōu)于層合復(fù)合材料。結(jié)論是：開發(fā)了一種新型的多軸向機(jī)織復(fù)合材料，」斜向紗層可以靈活設(shè)計，·多軸向機(jī)織復(fù)合材料具有優(yōu)良的面內(nèi)剪切性能，多軸向機(jī)織復(fù)合材料的抗沖擊性能優(yōu)于層合復(fù)合材料。開發(fā)了多軸向機(jī)織復(fù)合材料實(shí)心軸，多軸向機(jī)織復(fù)合材料實(shí)心軸具有優(yōu)良的抗扭轉(zhuǎn)性能。碳纖維三維編織及其復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

演講者：武漢紡織大學(xué)教授徐衛(wèi)林

題目：碳纖維表面的修飾及其色彩的構(gòu)建

由于高性能纖維結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致難以染色，徐衛(wèi)林介紹了芳香族高性能纖維的高品質(zhì)載體染色探究、芳香族高性能纖維制品表面色彩的構(gòu)建，以及原子沉積在碳纖維表面的彩色納米層組裝。多彩的世界對高性能纖維提出了色彩的新要求，比如炫彩多姿的宇航服、多種色彩外殼的電腦、飛艇、沒有“黑點(diǎn)”的耐高溫電焊服等。研究思路從纖維材料的物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)性能入手，研究非常規(guī)的色彩構(gòu)建方法，并研制其相應(yīng)的裝備與工藝，實(shí)現(xiàn)高性能纖維及其制品的多彩與高品質(zhì)的顏色。該方法的優(yōu)勢是模擬自然界中生物結(jié)構(gòu)生色機(jī)理，在碳纖維及其織物表面制備出具有非虹彩效應(yīng)的結(jié)構(gòu)色纖維膜，可有效地解決碳纖維顯色問題。實(shí)現(xiàn)織物表面結(jié)構(gòu)色涂層的簡單圖案及大面積制備，并且制備得到的薄膜具有較好顏色穩(wěn)定性及耐服役性，具有實(shí)際應(yīng)用前景。利用ALD制備超細(xì)、均勻分散、結(jié)構(gòu)可控的金屬及其氧化物基納米膜，可用于碳纖維的結(jié)構(gòu)生色、耐氧化、自清潔、吸波性能。ALD技術(shù)在實(shí)現(xiàn)碳纖維及其織物功能化的同時，消除了傳統(tǒng)技術(shù)所帶來的溶液殘留問題，避免了工業(yè)污染，節(jié)約了能量。

演講者：東華大學(xué)教授孫以澤

題目：碳纖維特種編織技術(shù)與裝備及其產(chǎn)業(yè)化

孫以澤介紹了高性能纖維復(fù)合材料大尺寸結(jié)構(gòu)件預(yù)成型體編織技術(shù)的理論分析，及相關(guān)裝備技術(shù)和產(chǎn)品。在編織中摩擦磨損力學(xué)分析中建立了編織中紗線摩擦磨損力學(xué)模型和理論，可預(yù)測不同編織結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)下編織機(jī)運(yùn)行時紗線摩擦磨損情況。在深交編織中大規(guī)模鍵子相序排布遞推算法研究中得出結(jié)論：當(dāng)編織層數(shù)增加時，只要給定第一層淀子排布并作為初始條件，便可算出所有運(yùn)動軌跡路徑淀子的排布方案。所以，可根據(jù)最終織物的不同結(jié)構(gòu)，選擇不同的初始條件，計算得到相應(yīng)的淀子排布方案。該算法極大地方便了不同截面形狀預(yù)成型體結(jié)構(gòu)件的個性化編織，尤其對層數(shù)較多、大規(guī)模淀子的三維深交編織有重要意義。孫以澤還介紹東華大學(xué)自主研發(fā)的第二代3D自動編織機(jī)。

演講者：上海大學(xué)副教授俞鳴明

題目：碳碳復(fù)合材料設(shè)計開發(fā)及應(yīng)用

俞鳴明介紹了碳碳復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計開發(fā)，以及應(yīng)用。碳/碳復(fù)合材料的概況碳碳復(fù)合材料（C/C)是以碳纖維或石墨纖維為增強(qiáng)體的碳基復(fù)合材料，特點(diǎn)是密度低、抗燒蝕、抗熱震、高比強(qiáng)度、高溫性能穩(wěn)定、耐磨性能優(yōu)良等。20世紀(jì)70年代，C/C復(fù)合材料首先在航空、航天、軍事工業(yè)得到了應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，C/C復(fù)合材料處于新工藝開發(fā)和民用階段，致力于降低成本和縮短制作周期。21世紀(jì)，C/C復(fù)合材料目前已成為新關(guān)鍵材料之一。碳/碳復(fù)合材料可應(yīng)用光伏產(chǎn)業(yè)的單晶硅拉制爐用坩堝，汽車剎車片可顯著減少剎車盤的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，使用壽命長。還有飛機(jī)剎車盤、固體火箭發(fā)動機(jī)喉襯、高超聲速飛行器前緣、新型固沖發(fā)動機(jī)都用到碳碳復(fù)合材料。上海大學(xué)復(fù)合材料研究中心的研究方向包括C/C預(yù)制體（整體氈）、C/C復(fù)合材料、吸膠透氣材料、輕質(zhì)高強(qiáng)抗燃織物。長期為國家高新工程型號和多種重點(diǎn)型號戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機(jī)配套，裝備火箭軍、海、陸、空部隊，實(shí)現(xiàn)了小批量、多品種配套。C/C喉襯應(yīng)用于多種型號火箭發(fā)動機(jī)，部分在國慶60周年、抗戰(zhàn)勝利70周年、建軍90周年閱兵式上展示。為神舟八號、神舟九號、神舟十號、神舟十一號與天宮一號、二號交會對接提供配套材料。

演講者：常州市宏發(fā)縱橫新材料科技股份有限公司副總經(jīng)理季建強(qiáng)

題目：多軸向經(jīng)編技術(shù)裝備及復(fù)合材料制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化

季建強(qiáng)介紹了多軸向經(jīng)編技術(shù)裝備及復(fù)合材料制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的研發(fā)背景、核心技術(shù)，以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。復(fù)合材料的發(fā)展趨勢是低碳、輕量、環(huán)保和創(chuàng)新，其中輕量化是永恒趨勢。復(fù)合材料是滿足國防軍工、航空航天、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、新能源汽車等行業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ牧陷p量化、低成本、高性能需求的最佳途徑。目前，復(fù)合材料發(fā)展存在的技術(shù)瓶頸是增強(qiáng)織物品種單一、高性能纖維成本高、復(fù)合材料加工效率低距礙了大規(guī)模、批量化應(yīng)用。而多軸向經(jīng)編增強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度模量高、準(zhǔn)各向同性、抗剪切性好、抗分層性好。美國國家航空航天局研究報告曾說，“多軸向經(jīng)編織物及其縫合技術(shù)是21世紀(jì)大型復(fù)合材料預(yù)制件的發(fā)展趨勢。”公司針對國家重大需求，公司聯(lián)合高校研發(fā)了多軸向經(jīng)編技術(shù)裝備及復(fù)合材料制備關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化。整體技術(shù)達(dá)到或超過了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，已批量應(yīng)用于風(fēng)電葉片、新能源汽車等領(lǐng)域。

主題報告主持人：中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技發(fā)展部副主任王玉萍

演講者：威海拓展纖維有限公司總經(jīng)理、高級工程師叢宗杰

題目：基于濕法紡絲工藝的高強(qiáng)PAN基碳纖維產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)

叢宗杰在報告中介紹了PAN紡絲工藝發(fā)展現(xiàn)狀、我國濕法紡絲工藝的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，以及濕法紡絲工藝的國產(chǎn)化裝備。我國航天航空為代表的國防領(lǐng)域長期采用濕法紡絲工藝制備的碳纖維，研發(fā)碳纖維制備的濕法紡絲工藝在中國具有重要的戰(zhàn)略價值和確保生產(chǎn)穩(wěn)定的現(xiàn)實(shí)意義。由于缺乏正確的高性能碳纖維原絲國產(chǎn)化制備技術(shù)，國產(chǎn)碳纖維質(zhì)量長期徘徊在低水平狀態(tài)。公司研發(fā)了新的原絲制備技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)了一種具有T700級碳纖維的高強(qiáng)和T300級碳纖維的優(yōu)異表面結(jié)構(gòu)性能的碳纖維品種，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。新的原絲制備技術(shù)，推動了PAN碳纖維國產(chǎn)化技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級，奠定了當(dāng)前國產(chǎn)碳纖維主流技術(shù)基礎(chǔ)，由此形成了中國特色的國產(chǎn)高性能碳纖維制備的技術(shù)路線。

演講者：江蘇澳盛復(fù)合材料科技有限公司工程中心副主任郎鳴華

題目：碳纖維及復(fù)合材料的多領(lǐng)域應(yīng)用

郎鳴華在報告中介紹了碳纖維的特點(diǎn)、成型工藝的比較，以及碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。全球碳纖維應(yīng)用最多的領(lǐng)域是風(fēng)電、航空航天、體育休閑、汽車。國內(nèi)碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域主要是體育休閑、風(fēng)電和建筑補(bǔ)強(qiáng)。在航天方面應(yīng)用于衛(wèi)星太陽能電池及衛(wèi)星支架。在導(dǎo)彈方面應(yīng)用于導(dǎo)彈殼體、噴管、彈頭。在民用航空反方面，波音787飛機(jī)的機(jī)身蒙皮、框、長桁、地板梁、龍骨梁、機(jī)翼前后、機(jī)翼蒙皮及翼肋等主要結(jié)構(gòu)件，全部采用CFRP,波音787的結(jié)構(gòu)重量中復(fù)合材料占到了60%,鋁合金為21%,鋼為8%,鈦合金為11%。以往，碳纖維復(fù)合材料只用于跑車、賽車、改裝車中，現(xiàn)在跟多應(yīng)用在汽車輕量化中。在風(fēng)電中，2016年碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用總量達(dá)到18000噸，預(yù)計2020年將達(dá)到30000噸，主要的應(yīng)用是預(yù)浸料和拉擠板材。此外在電子產(chǎn)品、醫(yī)療保健、建筑增強(qiáng)、能源、體育休閑領(lǐng)域也有很多應(yīng)用。

演講者：東華大學(xué)副教授巨安奇

題目：碳纖維應(yīng)用及專利分析

巨安奇介紹了碳纖維發(fā)展趨勢、應(yīng)用領(lǐng)域，并對碳纖維專利進(jìn)行了分享。

會議結(jié)束后，全體與會嘉賓參觀了威海市碳纖維產(chǎn)業(yè)園及威海拓展纖維有限公司。