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山西大同生产线产出国产T1000级碳纤维,突破国外技术封锁

一种被称作“新材料之王”的高性能碳纤维,其直径比头发丝的十分之一还要小,然而强度却超过钢的 5 倍,此前它长期被国外垄断。此刻,在山西大同的一条智能化生产线上,国产 T1000 级碳纤维正持续不断地被生产出来。

l月10日,有记者在现场见证了该材料是如何“变身”的,丙烯腈原料在反应釜里先聚合成胶状原液,接着经由有着几千个微孔的喷丝板挤出,进而形成洁白且纤细的原丝,随后丝束在自动化产线上平稳运行,历经氧化、碳化等工序,其颜色由乳白渐渐变为金黄、深褐,最后成为乌黑发亮的T1000级碳纤维。

这条生产线,是由中国科学院山西煤炭化学研究所与以及山西华阳碳材科技有限公司共同建设而成的,在2025年的9月,产出了合格的产品,并且在同年的11月,正式投入了生产,这标志着我国高性能碳纤维的规模化量产,取得了关键的突破。

突破封锁,炼成“黑色黄金”

有这么一种材料,它是高强度纤维材料,其含碳量超过了90% ,它叫碳纤维 。,它的比重比铝轻,它的强度是钢的5至7倍 ,在新材料领域它素有“黑色黄金”这一称呼 ,它是航空航天等高端装备所不能缺少的战略材料 。

“T1000级碳纤维,属于领域内高端产品,长期遭受,日、美等国技术封锁,以及产品禁运。我国过去没能掌握稳定规模化生产技术,这在很大程度上,阻碍了相关高端装备发展。” 中国科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春,向记者说道 。

山西大同生产线产出国产T1000级碳纤维,突破国外技术封锁(图1)

在完成湿法工艺研制任务,该任务针对T300级、T700级、T800级碳纤维,之后在2016年,张寿春团队开启向T1000级碳纤维进军之旅。“每一步都如同摸着石头过河那般,然而新一代自主技术的研发必定要大步迈进,绝对不可以出现退缩的情况。”张寿春作此表述 ,历经8年多不间断地攻关,团队于激烈的国际竞争当中,走出了一条独具特色的高端化发展途径。

张寿春介绍,我们研制的T1000级碳纤维,其强度达到了世界一流水平,并且借助独特的原料配方以及干喷湿纺工艺,避免了抗压性能出现下降的情况,解决了“强而不韧”这一问题,我们的技术能够产出性能更为均衡的碳纤维,综合优势十分明显。

张寿春解释,在实验室的对比测试里,实验人员把头发丝跟碳纤维单丝并置来观察,数据表明,他们所研制的T1000级碳纤维单丝直径比人头发丝直径的十分之一还要小,在拉力测试中,该碳纤维的抗拉强度得以超过6600兆帕,这意味着,一根1米长的碳纤维,能够承受约200公斤拉力,差不多等同于3名成年男性的体重 。

新研制的T1000级碳纤维,除了有极高的强度,还具备耐腐蚀、耐高低温等优异特性,它在惰性环境中,能承受1000摄氏度高温 ,在零下180摄氏度的极寒里,也还能保持性能稳定。

量产攻坚,跨越“转化鸿沟”

然而,实验室所取得的成功仅仅只是一个起点而已。那么,从中试装置迈向规模化生产的进程当中,又会面临着更为艰难的工程放大方面的挑战呢。

山西大同生产线产出国产T1000级碳纤维,突破国外技术封锁(图2)

“最难的在于怎样达成稳定的生产。”张寿春讲,T1000级的强度相较于T800级高出10%至20%,对于工艺精度以及设备稳定性的要求显著增加,任何细微的波动都有可能致使产品不达标: 。

在2025年9月的时候,生产线调试进入到了关键时期,尽管产品性能已然达到了标准,然而稳定性却出现了波动。为了找出根源所在,团队经历了令人难忘的一个月。那个时候,聚合车间还没有启用空调,处于“秋老虎”天气之下,室内体感温度快要接近50摄氏度;而纺丝车间却需要低温的环境,异常寒冷。团队成员每天都要在两个车间当中穿梭十几趟,不断地反复排查设备后面。

张寿春回忆,一会儿热得没法穿外套,一阵子又冷得不得了,每日在“冰火完全不同重天”里爬楼梯,腿都发软了。团队汗流浃背地查看每一个阀门以及仪表,最终找到问题根本原因,是一个流量控制阀选型不合适,致使局部工艺环境出现细微不稳定状况。更换部件后,稳定性难题顺利解决。

到2025年11月中旬的时候,多批性能检测报告都显示完美达标,连续有10多个批次呢,这时整个团队变得很是欣慰,充满了激动之情。经过一年高强度奋战,终于迎来了成果。

现阶段,T1000级碳纤维达成稳定量产的状态,这一情况标志着我国在该领域达成了从“跟跑”至“并跑”的关键跨越,它会被广泛运用于,国防军工领域,航空航天领域,轨道交通领域,新能源领域以及低空经济领域,对于保障国家战略物资安全有着深远意义。

对准未来,张寿春团队的目的明确,要研发强度更高的T1200级碳纤维,还要将其推动朝着产业化发展,与此同时持续不断地拓展下游应用,以便让“新材料之王”在更为宽阔的天地展现出光彩。(本报记者陆成宽 )。

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