火箭院碳纤维及其复合材料技术国内领先

发布时间:2017-07-21

 

 

  讲述人:中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)所属的航天材料及工艺研究所国产碳纤维及其复合材料技术研究团队专项副主任工程师  朱世鹏
  碳纤维复合材料因强度高、耐高温、抗冲击、抗腐蚀与辐射等优势,一直是运载火箭、导弹和卫星等航天型号主承力结构部件和关键防热部件的首选材料。航天材料及工艺研究所是航天系统的材料及工艺研究中心,在我国碳纤维及其复合材料的研究和发展过程中发挥了极其关键的作用。目前,我们所在国产碳纤维性能评价表征、应用研究及其复合材料工程应用方面的技术均处于国内领先地位。
  作为引领材料革命的排头兵,碳纤维复合材料是关系国家战略安全的新型材料之一,其研制和应用水平是反映一个国家的航天航空装备水平的重要指标。除此之外,鉴于其优异的性能,也被广泛应用于能源交通、海洋与建设工程、体育休闲等民用领域。
  发达国家,尤其是美日等国家在高性能碳纤维研究方面起步早,已形成标准化、系列化、规格化的产品。上世纪70年代中后期,为实现航天用关键原材料的自主保障,我们所作为牵头单位参与制定了我国《碳纤维及其复合材料十年发展规划》,开始了国产高性能碳纤维的自主研制。
  经过多年努力,在相关碳纤维研究和研制单位的支持、配合下,我们所形成了一支技术过硬的科研团队,并建立了国内一流水平的碳纤维及其复合材料评价表征与应用研究平台,首次提出了涵盖19项指标的宇航级碳纤维标准,制定和完善了11项碳纤维测试方法规范,相应的设备设施在国内也是独一无二的,并且在国内首次建立了碳纤维高温力学、热物理性能评价表征平台及测试方法。
  例如在2000℃以上的高温条件下碳纤维的拉伸性能测试,我们是国内唯一一个具有测试设备和测试能力的单位。更重要的是,基于国产碳纤维的工艺特性,我们形成了先进的碳纤维复合材料制备工艺,并建立了完备的研制平台,为多个航天型号产品提供了多种满足环境要求的碳纤维复合材料产品。
  经过刻苦攻关,我们所建立了四类典型的宇航级碳纤维复合材料技术体系,研制出我国第一代先进复合材料,并成功用于火箭主承力结构、卫星支架等产品的研制生产,在此基础上的第二代先进复合材料研究也取得了重要进展。碳纤维及其复合材料技术研究团队受到广泛认可,多次荣获国家和国防科技进步奖。
  当前我国碳纤维复合材料技术与国外尚存在一定差距,未来我们将继续依托航天平台,围绕应用需求,挖掘新的碳纤维评价表征方法,不断提升现有复合材料的制备技术和性能,拓宽应用领域。同时,着眼市场需求和技术前沿,提前开展第三代先进复合材料技术研究,力争在5至10年内,推动我国碳纤维及其复合材料领域从“跟踪仿制”转变为“自主创新”,抢占技术前沿,引领创新,不断提升在国际上的影响力和话语权。