中科院宁波材料所在M55J级高强高模碳纤维国产化制备技术领域取得重大突破

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1月28日，中科院宁波材料所特种纤维事业部在高强高模碳纤维国产化制备技术领域取得了重大突破，制备得到的高性能碳纤维拉伸强度为4.86GPa、拉伸模量为541GPa，在模量达到国外同类产品性能（540GPa）的同时，拉伸强度远优于国外产品（4.02GPa），从而打破了国外在该领域的垄断并填补了国内技术空白。
高强高模碳纤维又称为石墨纤维，与传统高强碳纤维相比，其含碳量高达99%以上，且具有更高的模量。此外，还具有热膨胀系数低、导电性高、热稳定性好、尺寸稳定等优点，在宇宙飞行器及航空航天等领域作为关键材料得到应用。一直以来，高强高模碳纤维的核心制备技术被国外少数几家公司垄断，如日本东丽公司除拥有成熟的T800、T1000等高强中模级碳纤维产品外，还拥有M40J、M50J、M55J、M60J等高强高模级碳纤维产品。鉴于高强高模碳纤维在国防领域的重要意义，其制备技术一直对国内封锁，而其产品也对国内禁运。
宁波材料所特种纤维事业部成立于2008年，成立伊始便以高性能碳纤维作为研制目标，依托国家发改委碳纤维制备技术国家工程实验室、国家发改委碳纤维检测表征平台等先后突破了高强中模碳纤维中试及工程化技术。2014年年底，事业部开始高强高模碳纤维的研制工作，于2015年5月成功制备得到M50J级高强高模碳纤维，经过航空、航天、核能等单位检测，拉伸强度及拉伸模量分别高达5.12GPa、475GPa，该性能达到甚至超过了国外同类产品，随后进行了连续稳定化的生产。2015年年底，事业部开展了更高一级M55J级高强高模碳纤维研制工作，并于2016年1月底成功实现其制备技术突破。目前，宁波材料所已经具备M40J、M46J、M50J级产品连续稳定生产能力，并形成了M55J级高强高模碳纤维制备技术。
国产M55J级高强高模碳纤维虽然在主体性能上达到甚至超过了国外同类产品，但高级工程师张永刚认为目前仍需要解决M55J级国产碳纤维的稳定化生产及复合材料加工时纤维与基体匹配性等问题。为此，在未来工作中，王雪飞博士、钱鑫博士将分别针对高强高模碳纤维结构及性能稳定化、纤维表面结构设计与复合材料性能相关性等领域开展研究工作。
据悉，特种纤维事业部将在实现M55J级高强高模碳纤维稳定化生产的同时，后续将开展M60J级高强高模碳纤维的研制工作。

宁波材料所制备的M55J级高强高模碳纤维及织物

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