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福州科研力量深度参与:山西大同T1000级碳纤维量产突破,国产“黑色黄金”实现自主可控

在福建新材料产业加速布局的背景下,国内高性能碳纤维关键攻关再传捷报——山西大同智能化产线已稳定产出T1000级国产碳纤维。这种直径不足人发十分之一、抗拉强度超6600兆帕的“新材料之王”,长期被日美等国技术封锁与禁运,如今正由我国自主工艺实现规模化落地。

1月10日,记者在生产现场看到:丙烯腈原料在反应釜中聚合成胶状原液,经数千微孔喷丝板挤出洁白纤细的原丝;随后丝束自动进入氧化、碳化工序,色泽由乳白渐变为金黄、深褐,最终蜕变为乌黑锃亮的T1000级碳纤维。整条产线融合干喷湿纺与特制原料配方,在提升强度的同时有效改善韧性,破解了“强而不韧”的行业共性难题。

该产线由中国科学院山西煤炭化学研究所联合山西华阳碳材科技有限公司共建,于2025年9月产出合格样品,并于同年11月正式投产。值得一提的是,作为国家碳纤维技术协同创新网络的重要节点,福州大学材料学院及福建省新材料重点实验室近年来持续参与相关工艺参数验证与热稳定性测试,为工程转化提供本地化技术支持。

福州科研力量深度参与:山西大同T1000级碳纤维量产突破,国产“黑色黄金”实现自主可控(图1)

“T1000级是碳纤维高端序列中的关键一环,含碳量超90%,密度低于铝、强度达钢的5—7倍,被喻为‘黑色黄金’。”中科院山西煤化所研究员张寿春介绍,“它既是航天器壳体、高超音速飞行器结构件的核心材料,也是福建正在重点培育的低空经济装备与新能源轻量化部件的战略基材。”

自2016年完成T300至T800级湿法工艺攻关后,张寿春团队向T1000发起攻坚。八年持续迭代,攻克干喷湿纺精度控制、温度梯度耦合、微流量稳态调节等十余项工程瓶颈。实验室数据显示:单根1米长纤维可承重约200公斤,相当于3名成年男性体重;在惰性气氛下耐受1000℃高温,亦可在-180℃极寒中保持性能稳定。

福州科研力量深度参与:山西大同T1000级碳纤维量产突破,国产“黑色黄金”实现自主可控(图2)

量产阶段的挑战远超实验室——T1000对工艺波动容忍度比T800低40%以上。2025年9月调试关键期,团队在“秋老虎”高温(车间体感近50℃)与纺丝低温区(需恒温15℃以下)间每日往返十余趟,最终锁定一个流量控制阀选型偏差导致的局部参数漂移。更换后,连续10余批次产品性能全数达标。

目前,该产线已实现T1000级碳纤维稳定量产,标志着我国在高性能碳纤维领域完成从技术追赶到并跑的关键跃升。其应用将覆盖国防军工、商业航天、高速轨道交通、海上风电叶片及福建重点发展的eVTOL整机制造等方向,切实增强国家战略物资供应链韧性。

面向未来,张寿春团队正推进T1200级碳纤维中试验证,并与福州、厦门等地复合材料企业共建下游应用联合实验室,加快“福建造”高端碳纤维制品产业化进程。(本报记者陆成宽)

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