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第19章 好事成双,碳纤维工艺打破垄断!

    4月15日。

    山栋大学,高分子材料研究所。

    宽敞的实验室里。

    一群科研人员,正在测试碳纤维材料的性能。

    碳纤维,细如发丝,轻如鸿毛,强如钢铁,被誉为“新材料之王”。

    一根普通的碳纤维原丝,它的强度是普通钢材的10倍,而重量却只有钢材的四分之一,且具有耐高温和耐低温的特性。

    将其用来制造航天火箭、战斗机、汽车,能极大提升性能优势!

    不过……

    数十年来,在高性能材料领域占据主导地位的米国和霓虹国,始终对夏国严防死守,牢牢垄断碳纤维技术。

    早些年,T300级碳纤维,1公斤卖8000元,有着“黑黄金”之称。

    为了打破碳纤维垄断。

    夏国成立海量科研机构,重点攻关碳纤维材料。

    山栋大学高分子材料研究所,就是国内最早研究碳纤维的科研机构之一。

    人群里。

    穿着一袭白大褂的研究员余淑珍,看着刚研制出来的T1000级碳纤维,脸上不禁扬起一丝笑容。

    她是碳纤维T1000级项目的负责人,专门负责率领团队攻关。

    “T”指的是高强型碳纤维。

    后面的数字越高,代表强度越好。

    余淑珍手里,拿着一束T1000级碳纤维,对自己的科研助手吩咐道:“小陈,你测下这束碳纤维的强度。”

    “是,余姐!”

    年纪只有二十多岁的陈平,接过T1000级碳纤维,开始测试强度。

    一根碳纤维,直径大概是5微米,十来根合在一起才有一根头发丝粗。

    一束碳纤维,含有12000根原丝,一米长重0.5克。

    片刻之后。

    陈平神情兴奋道:“余姐,这束碳纤维的强度,可以承担500公斤左右的力量!”

    “好!”

    余淑珍点头道:“照这么说来,手指粗的一束碳纤维,可以拉动两架飞机……”

    念头至此。

    她又吩咐道:“小陈,你再测一下原丝质量!”

    “是,余姐!”

    陈平再次开始了忙碌。

    原丝质量决定碳纤维性能。

    如果原丝的分子结构和聚集态结构存在缺陷,对碳纤维的质量和性能影响巨大。

    更严苛的是,要保证原丝性能稳定,需要确保每一根丝都质量过关。

    一束碳纤维,含有12000根原丝,必须根根质量过关。

    正因如此。

    繁杂的制备工艺,让碳纤维成为一道横亘在材料学人面前的“天堑”。

    碳纤维的制备,包括物理、化学、纺织、材料科学、精密机械等多个领域的内容,总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤,有众多因素需要调控。

    一旦制备过程,有丝毫缺陷,就会影响碳纤维性能。

    所以,制备过程必须对每个工艺流程中的工艺参数,精准调控。

    陈平依次使用扫描电子显微镜SEM,以及高分辨率投射电镜HRTEM,对这束碳纤维的表面、截面等形貌进行测试并分析。

    “T1000级碳纤维表面光滑,没有沟槽。”

    “T1000级碳纤维的断面形貌,为规则圆形,且直径小。”

    “根据体积效应和最弱连接理论,直径越小纤维存在缺陷的可能性越小,纤维强度就越高。”

    “……”

    接着,陈平用XRD图谱,分析T1000碳纤维的微观组织结构。

    “赤道扫描图发现,T1000级碳纤维,2θ=25°左右,出现衍射峰。”

    “衍射峰比较陡,说明T1000级碳纤维的石墨微晶结构,非常完善。”

    “子午扫描图谱没有出现衍射峰,说明内部的石墨微晶沿轴向,取向完善。”

    “截面取点测拉曼光谱,结果表面T1000级纤维的皮芯结构,相比其他碳纤维更浅。”

    “……”

    接着,陈平继续分析碳纤维表面特性。

    “XPS能谱图像,说明T1000级碳纤维表面元素,具有更高的C含量,且N含量较低。”

    “T1000级碳纤维的碳化温度,比其他碳纤维高,且表面活性大幅提升。”

    “T1000级碳纤维原丝的含氧活性官能团含量最高,达到49.66%,有利于与树脂基体发生化学反应,形成更强的界面作用力。”

    “……”

    各项数据全部出炉后。

    陈平神情激动道:“余姐,我们研发出的T1000级碳纤维,拉伸强度为6380MPa,拉伸模量295GPa,直径5微米。

    结合各项数据来看,T1000级碳纤维,已经达到了业界顶尖的水平。

    我们的攻关项目,成功了!”

    话音落下。

    余淑珍微微一笑。

    研究所资金有限。

    攻关项目时,不可能无限制使用经费。

    这次能顺利攻关这个项目,一方面是她和家族基金拿了500万元科研经费,另一方面是她在材料领域有着绝佳的悟性,稍稍思索便能触类旁通。

    两者缺一不可!

    陈平笑着恭贺道:“余姐,外界要是知道你研发出T1000级碳纤维,肯定会惊得目瞪口呆。

    要知道,T1000级别及以上碳纤维,是国外对我国重点制裁的材料之一。

    由于其性能强、价格高等原因。

    除了航空航天领域外,其他领域很少使用。

    今后,咱们夏国的航天高压气瓶、固体发动机壳体、风电涡轮叶片、燃料电池、大型客机、运载火箭、大国基建工程、军事、医疗仪器等领域,材料性能会迈上一个新的台阶。

    从个人前途来说。

    余姐你肯定会升职加薪,至少成为咱们高分子材料研究所的副所长!”

    “哪里哪里!”

    余淑珍谦虚的摇摇头。

    随后,她话锋一转,语气感慨道:“科研创新链上,科技成果从实验室到产业化之间,有一个至关重要的工程化环节,那就是中试。

    业内有一个1∶10∶100的说法。

    就是说如果科研阶段解决1个问题,中试阶段就要解决10个问题,工业化阶段则要解决100个问题。

    这个阶段很坚苦,需要国家平台、资金的助力,稍有不慎就会半途而废。

    当然,一旦能让T1000级碳纤维生产线,大规模投入使用。

    那我们才可以说一句。

    国家在碳纤维领域,彻底打破国外垄断!”

    话音落下。

    陈平附和点头。

    科研路漫漫。

    但随着T1000级碳纤维问世,距离大规模投产,只剩下时间问题!