中國突破M65J高強度碳纖維,製造飛船衛星,不再看人眼色

在材料科學家的眼裡,人類軍事技術或者民用科技的進步,有一個最明顯的標尺,這就是材料,一個社會文明程度如何,也可以從材料技術表現出來,從遠古時候人類使用木頭石頭開始,不斷學會提煉新型金屬,最近百年,材料技術走上了快車道,不僅在金屬材料上有巨大突破,新型鈦合金,新型鋁合金,新型鋼合金成為支撐航空航天艦船兵器以及民用工業的核心。

最近些年非金屬材料,複合材料異軍突起,尤其是碳纖維複合材料,成為航空航天最佳材料,材料以比重低,模量高,熱穩定好,尺寸穩定性好等特點著稱,評價一架飛機,火箭,衛星,飛船的結構先程序度之一就是複合材料用量,尤其是碳纖維復材用量,碳纖維用的越多,減重效果越明顯,飛行器或者航天器越先進,也是世界大國科研的重點,最近,中科院寧波材料所在國產高強高模碳纖維製備技術領域再次實現重大突破,成功研製出CNI?QM65(M65J級)高強高模碳纖維,該產品經過國內4家專業檢測機構測試,纖維模量均穩定超過630GPa,其中產品拉伸模量最高已達639GPa。

中國突破M65J高強度碳纖維,製造飛船衛星,不再看人眼色

碳纖維成為航空航天必不可少的核心材料

就有很多朋友或許很奇怪,這個M65J碳纖維,和之前廣泛報道的T-700和T-800有何不同,要知道,中國透過10多年的努力,最近些年終於突破T-1000碳纖維技術,而且在千噸級別生產線上,做到了T-700和T-800高強度碳纖維的穩定生產,並得到廣泛應用,這一切有何不同,簡單來說就是,T系列和M系列都是碳纖維的一種標準,T系列強調拉伸強度高,經常用於航空,或者航天的火箭導彈殼體上,允許有一定的變形,只要不斷裂就行。

但是M系列則不太一樣,主要強調的高模量,熱穩定性好,簡單解釋就是受到外力之後材料變形很小,而且受到高溫和低溫環境衝擊後,材料尺寸變化儘量小,這對於衛星和飛船具有特殊意義,在飛船或者衛星上,需要安裝大量高精尖探測器,這些裝置之間需要非常緊密的定位,而且要保持長時間的穩定,而在太空中,日照面和背影面之間溫差可以達到300-400度,所以採用M系列高強度碳纖維是最佳選擇,別的材料要麼比重太重,要麼容易熱變形,要麼強度太差,都不太適合。

中國突破M65J高強度碳纖維,製造飛船衛星,不再看人眼色

M65J高強度碳纖維,對中國衛星和飛船製造飛船重要

長期以來M系列的高強度碳纖維,由於在航天器上的重要意義,中國外購很難,經常遭到外國禁運,中科院寧波所2008年專門成立特種纖維事業部,專門研究M系列高效能碳纖維作為研製目標,並連續取得突破,2015年5月成功製備得到M50J級?高強高模碳纖維,經過航空、航天、核能等單位檢測,拉伸強度及拉伸模量分別高達5。12GPa、475GPa,該效能達到甚至超過了國外同類產品,隨後進?行了連續穩定化的生產。2015年年底,事業部開展高強高模碳纖維研製工作,並於2016年1月底成功實現更高一級M55J級製備技術突破。目前,寧波材料所已經具備M40J、M46J、M50J,M55J級產品連續穩定生產能力。

這是一個巨大的突破,背後也有很多不為人知的秘密,大家都知道,要製備M65J這種碳纖維,就得獲得類似T-800碳纖維原絲類似的材料,其關鍵在於如何得到極其穩定均勻的腈綸長絲,是該所自主研發,還是外購,這一點不得而知,從高強度碳纖維製造技術來說,單純實驗室樣品的強度指標並不難做到,也不代表一切,最關鍵的還是大批次生產的穩定性,寧波所突破M65J碳纖維製備技術,僅僅是一個開始,如何能在千噸級別生產線上穩定生產,這才是真正的考驗,這也是全世界碳纖維廠家最核心的機密。

中國突破M65J高強度碳纖維,製造飛船衛星,不再看人眼色

中國飛船和衛星長期以來急需高強度碳纖維

高強度碳纖維過去主要集中在美國,日本和歐洲人手裡,他們對出口中國管控非常嚴格,隨著中國材料人的不斷努力,不斷突破T系列和M系列碳纖維批次生產,國際市場價格也隨之下降,從長遠來看中國掌握了先進的碳纖維製造技術,就等於中國獲得了製造先進飛機和武器的能力,這就是全世界大國都看重的戰略性產業,中國也應當有一席之地。