新材料的開發(fā)應用也正在推動技術進步和產業(yè)升級。這是一束碳纖維的原絲，這一束共有35000根纖維，要想看清楚每一根纖維，要使用顯微鏡才行。這一束碳纖維的強度比普通鋼鐵要高7倍以上，而重量只有鋼鐵的四分之一。
白絲變黑絲 碳纖維的“奇妙之旅”
這是吉林化纖集團有限公司的碳纖維生產車間，旁邊這些飛速轉動的白絲，叫做碳纖維原絲，是從石油中提取的丙烯腈加工而成。當原絲進入到前邊的氧化爐中，一場美妙的蛻變就此開始。原絲要經過低溫碳化、高溫碳化、石墨化等多道工序，尤其在經過1500多攝氏度的高溫氧化時，一般的纖維早已化作灰燼，原絲則“淬火成金”，去除掉非碳元素，留下純度高達95%以上的碳元素，最終獲得這種被稱為“黑色黃金”的碳纖維。它的強度達到了國際領先的T800級，別看它柔軟、纖細，實際上強度是鋼的7—9倍，重量卻只有鋼的四分之一。技術人員在車間做了一場拉伸強度測試，用兩段這樣的碳纖維做拖車繩，前后連接兩輛叉車，依靠它可以輕松拖動4.3噸重的叉車前行，而不發(fā)生折斷。
為什么碳纖維這么牛？每一束碳纖維都由數萬根單絲構成，在500倍的顯微鏡下，可以看到肉眼看不見的單絲，它的粗細僅為頭發(fā)絲的十分之一。這是單絲的橫截面，每一根的圓度和粗細都基本一致，也就是說每一根單絲都在發(fā)揮作用。我們剛才看到的是兩束碳纖維在拉動車輛，實際上是幾萬根小絲線在同時發(fā)力，它們排列在一起，發(fā)揮出強大的致密性，從而保障碳纖維的超高強度。
突破技術封鎖 國產碳纖維從無到有
這是工業(yè)力量長期積累以及核心技術不斷精進的結果。目前，這條300米多長的生產線，設備國產化率達到100%。這背后，是一段漫長的自主研發(fā)之路。吉林化纖從2006年開始自主研發(fā)碳纖維原絲，面臨的是無技術、無產品、無設備。這張圖，是當年關鍵設備汽牽機的組裝圖，它的零部件多達200余個。研發(fā)人員依靠有限的文獻資料，自行研究制造零部件、設計參數，再進行反復拼裝與技術改進。這個標示為長方形的小零件，叫做“節(jié)能環(huán)”，是汽牽機的核心部件，僅這一處就調試、打磨了上百次。而整個汽牽機也僅是生產線“卡脖子”技術之一。經過5年多上百次試驗、上千次調整、上萬組數據，2011年吉林化纖實現(xiàn)了原絲量產，開創(chuàng)了我國碳纖維原絲量產的先河。
應用場景廣泛 不斷降低制造成本
如今，吉林化纖原絲產能達16萬噸，國內市場占有率達90%以上，碳纖維產能達4.9萬噸，位居全球前列。碳纖維目前被廣泛應用到航空航天、能源裝備、汽車制造、無人機等領域。吉林化纖也在抓住機遇，2024年新打造了體育休閑產業(yè)園，從賣原材料向賣制品過渡。這些是目前已經下線的產品，碳纖維的羽毛球拍、雪板、曲棍球桿，這是近兩年很流行的匹克球拍，拿在手上最直觀的感受就是輕。這輛碳纖維自行車，會有多輕？用一根手指就可以拎得起來，單手可以輕松把整輛車舉過頭頂，它的重量只有6.2公斤。
最近幾年，國產碳纖維的強勢崛起，使進口碳纖維價格大幅下降。這家企業(yè)還在不斷增加研發(fā)投入，進一步降低碳纖維制造成本。2024年他們通過對熱能回收再利用的關鍵設備進行改造，使作為關鍵成本的用電量下降了20%，碳纖維的制造成本隨之減少10%，將進一步促進碳纖維在下游的應用。未來，國產碳纖維將會向更高水平邁進，在更多領域大顯身手。
轉自：央視網
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