——访纤l专Ӟ北京化工大学徐樑华教?/span>
徐樑华，北化国家纤l工E技术研I中心主任，纤l及(qing)功能高分子教育部重点实验室副MQQ碳U维?qing)复合材料研I所所ѝ发明出Ҏ(gu)工艺的T700U碳U维制备技术及(qing)产品Q支撑了我国重大型号的研Ӟ率先实现T800U高Z模碳U维的技术突_(d)填补了国内空白；研发成功M40J、M55J{高性能纤l国产化技术，2014q获国家U技q步二等奖?/span>
QQ??日，U技部高技术中心组l专家组在北化对U技?63N“聚丙烯腈碳U维矛_化关键技术研I”课题进行技术验ӞL(fng)单ؓ(f)我们介绍一下该N的重要意义?/span>
AQ这个项目主要是针对东丽M55J高强高模纤l材料的工艺和装备来展开的。M55J是卫星的L料，一直以来都依赖国外q口Q这个项目的验收h两方面的重要意义Q一是工艺技术的国化，从以往的经验来看，纤l的制备遵@强度和模量相互制U的规律Q强度高了模量就?x)降低，模量提高了强度就会(x)下降。纤l是从ؕ层石墨到cȝ墨，主要是石墨结构，模量高、强度差Q怎么能将两种l构特征l合hQ是我们面(f)的挑战。从2010q在U技?73计划支持下，开始围l这个问题开展基U学Q提Z高强高模纤l的l构模型Q通过M40J的技术研发，验证了这个模型的合理性后Q我们一直以q个模型来指导我们的关键技术研I。二是装备国产化Q高模量U维的关键工艺就是高温石墨化Q温度高?500℃以上，炉子一直是我们的Y肋。这个项目中Q合作企业也是非常有l验Q炉子仍是反复讨论、设计、修改，最l通过验证。工艺和装备都实C国化，对国外的依赖性降低，面对锁控制才不?x)受制于人?/span>
q个目的亮Ҏ(gu)用P北京卫星刉厂Q结合在一P成品及(qing)时供l应用部门进行验证。国产碳U维面临过q样的问题，纤l性能优良Q但是制备成复合材料后差距拉大，q就需要非帔R的磨合期。T300、T700、T800与M55J相比Q成本上q低一些，验证3~5q还在可承受范围之内Q但是M55J成本较高Q对于长旉的考核、验证，l费消耗会(x)非常庞大。我们项目一开始就用L(fng)合到N中，l过3q_(d)我们关键工艺、装备、工E化应用的问题ƈ案研IӞ做出的纤l满_用需求，复合材料l构件性能也达到设计要求，节省了时间、降低了成本、提高了效率Q这U、学、研、用合作模式是非常值得借鉴的?/span>
QQ目前占市场dC的是PAN基碳U维Q请单ؓ(f)我们介绍一下该纤l的基础研究和业化情况Q?/span>
AQPAN基碳U维叫聚丙烯腈碳U维Q碳U维d?c，q是其中一c，也是主要的一c，U占纤l品的90%。国外的研究?0世纪60q代开始，我们?0世纪70q代开始，q个h的差距不大，但是前面?5q一直在徘徊Q只有近15q在高速发展。ؓ(f)什么在徘徊Q就是缺基研究。从事纤l研I的企业或企业性质的研I所Q大部分_֊花在解决工程问题上，核心的基研究没有x?/span>
现在国内L技术二甲基亚砜法就是我们在2000q突破的Q在q之前我们做?~3q的基础研究Q把纤l看作高分子材料Q回归到基础的科学问题，遵@高分子材料的客观规律Q将复杂的问题简单化。从那以后，我们找对了方向Q快速地发展h。前面的35qL在探索，q个Ҏ(gu)不行Q那个方向也不行Q与国外的差距就来大?002q我们徏成了W一条工E化U，2006q国内徏成了W一条业化U，到现?8q了Q与国外在关键技术上的差距在~小?/span>
产业上还有代差，5个部分组成的产业体系q不是很完善。截?017q底理论产能?6000吨，千吨U有11条?00~400吨线?7条?00吨线?条，但是我们的能释攄?9%Q国际上q_辑ֈ65%Q东丽有时能辑ֈ70%。能释攄低反映了我们产业技术成熟度比较低，Ҏ(gu)原因是体系不完善，其中涉及(qing)到的核心问题之一是装备。我国的纤l业化装备是从引进h的，国内的消化、吸收、再创新做得不好Q导致生产中往往是工艺去q合装备Q这样就?x)出现问题，引进的时候不是按照生产线引进Q而是按照装置引进Q自己去l装Q供应商保证单个讑֤满技术要求，是否能徏成业线是不?x)管的，我们没有更多的业化l验Q不能提出围l工艺的产业化装备需求，D很多装备生能力达不到设计目标?/span>
像几十吨到百吨q样的装备国内还是可以做的，但是千吨U的q存在很多问题。碳U维产业化装备的国化制造与其他行业的装备类|主要q是靠经验，对仿真、模拟技术的使用q有所Ơ缺Q这导致碳U维生讑֤Ҏ(gu)的温度场和气场在静态情况下满要求Q但C生时的动态环境，“两场”L动就比较大，q就D生出来的碳U维质量波动比较大。国外对讑֤也有一定的限制Q尤其是国Q还?x)限定设备的温度。d国就E微好一些，与中国的企业合作Q在中国生Q只要不是用于高端碳U维的制备，条gq是比较宽松的。美国限?800℃以上是需要许可证书的?/span>
国讑֤我认Z要问题还是缺设计模拟，引进、消化、仿制这L(fng)逆向思维可能实施h隑ֺq是比较大的Q因为国外的产品更新换代比较快，水^也在提高。例如预氧化讑֤Q它需要气循环Q不同的U维品种、不同的规格Q采用的循环方式是不一L(fng)。因为我们不?x)设计，只能依靠引进讑֤的@环方式，q就比较被动。碳U维的发展需要重视装备，不是大家认ؓ(f)的我有钱p买的事情。东丽装备的雏Ş也是外加工，但是它会(x)Ҏ(gu)自己的工行二ơ改造，装备刉商是不让参与的Q而国内几乎没有二ơ改造，q口装备都不敢动Q有的企业会(x)有一点小的改造?/span>
观察国内的碳U维企业Q凡是自p备能力比较强的业化都做得比较好Q反之则反。这个现象是很明昄Q所以我们提倡碳U维企业一定要有自q装备能力Q这可能需要很长的旉。中国培育出自己的装备制造商比较难，国、d国的装备是面向全世界Q市场比较大Q而中国的装备刉商市场可能只有中国Q我们的装备很难走出去，市场毕竟有限。专门做装备的企业对纤l领域不感兴；有兴介入的Q前期投入会(x)比较高，现在一条业化U成本就?.5亿左叻I研制的投入至需?个亿Qƈ且短期内很难看到效益Q可能需要徏讑և十条U才能生回报，国内q没有那么大的市场，所以境遇就比较?yu)尬。这U关键战略材料的技术研发、储备和条g支撑单靠市场行ؓ(f)是行不通的?/span>
QQ国产碳U维在高端领域广泛应用还有哪些挑战？高质量和低成本应该怎样d玎ͼ
AQ目前国内碳U维企业大马拉小车，可以保证在高端领域质量的E_性。我们现在所说的质量不稳定，深层ơ是使用q程中的波动Q即使用工艺性。一是纤l制成复合材料后Q应用部门会(x)Ҏ(gu)国外产品Q先入ؓ(f)d加上对国外纤l的熟练手Q定性的概括Z好用Q其实还有很多深层次的问题有待挖掘。二是强度{Ud低，U维性能Ҏ(gu)国外产品是差不多的，但复合材料的性能差距比较明显。基本上每款纤l都?x)遇到?个问题，在^时研讨时也在探烦(ch)q些问题Q究其根本原因是U维制备q程中的_化操作不够。一束纤l理Z每根U维是很规整的，但是我们的纤l会(x)有交叉，有交叉的U维制备成复合材料不是完全的0?排列Q性能׃(x)有所降低Q所以现在就l大家强化精l化制备的要求，从应用端来考虑U维的制备，慢慢把握住问题的脉搏Q解册v来应该就?x)比较快了?/span>
2002q_(d)国内从事纤l的研发单位仅有3Ӟ山大、北化、山西煤化所Q东华大学也有一部分Q但主要是做凝胶纤l?008q_(d)我协助徏设中U院宁L材料所纤l实验室Q研I单位变?家。到现在为止Q真正做完整的关键技术研I的不到4家了Q从中不隑֏玎ͼ研发力量在萎~。我l常也在思考这个问题，也提书面Q我们的基础研究q需要加强，研发队伍要扩大，?~5个研发单位，适度的竞争与合作互动是好事，如果独家发展Q方向有可能?x)走歪。我们的研发成果都在实施产业化，但是我自׃做业化Q和企业分工协作Q我集中做技术研发，毕竟_֊是有限的。碳U维q个材料非常复杂Q实验室同样具备产业化的特征Q是产业U的~小版，没有3~5q的深入研究Q入门都很难?/span>
国纤l相Ҏ(gu)讲成本偏高一些，成本高，我们认ؓ(f)它不单纯是经问题，而是深层ơ的技术问题。能源费c(din)设备贵q都只是其中一个因素，更多的是技术因素。能没有释放、装备技术不q关、上剂占比高、纤l合格率低、质量不能满_用要求等都是技术问题。高质量、低成本通过合理的技术手D|可以实现的。对纤l我们提出到2030q_(d)h争取做到10元/kgQ前D|间L韛_司的华h专家来访Q他们提?元/的目标Q这个目标是差不多的Q基本已l达到极限。对复合材料企业Q降低成本应该在复材的成型工Z和工装上下功夫?/span>
QQ碳U维生技术的产业化是产学研合作的典范Q?zhn)在合作过E中是否遇到一些问题制U着目的推q？同质化发展的纤l企业较多，l市场带来哪些问题？惌实现产业的良好发展，(zhn)有哪些Q?/span>
AQ以前大家认为校企合作，各取所需Q研Ih员关注名、企业关注利Q但是现在科研h员也x利了Q企业也x名了Q重叠以后就Ҏ(gu)出现矛盾。与企业的合作过E中责Q和利益是光遇到的第一个大问题。另外，׃企业间的竞争压力比较大，因此合作双方的相互信d也会(x)制约着合作的深入。科研h员和企业肯定不是一对一合作Q有时候与企业合作C定程度后Q他们会(x)竖v壁垒Q对研究人员q行锁Q往往׃(x)D最后一步走不好?/span>
从去q开始，我觉得碳U维行业在逐渐变好Q已l装备运行的企业?6Ӟ其中1家只做原丝?0家只做碳U维不做原丝?5家既做碳U维也做原丝Q?6家做原丝的企业中Q?3安用二甲基亚砜技术?家是氰酔R技术?家是二甲Z酰胺技术，q就是国内的整体格局。ؓ(f)什么说d情况变好了呢Q因为去q有七八家企业停产了Q停产以后对产能的媄(jing)响是2000吨，产能、水q不高在竞争中就?x)被淘汰。如果再调整七八Ӟ国内纤l行业的集成度进一步提高，行业的竞争优势会(x)更好。竞争与整合对企业来说比较残忍，因ؓ(f)纤l企业投入比较大Q但是从产业的发展来看，q是必须l历的阵痛。我们希望企业发展好、行业发展好Q企业好了我们日子也好，研究人员和行业是相辅相成的。现在的纤l企业多是同质化发展Q做的东西也一P惌整合也比较困难?/span>
纤l行业有个非常大的瓶颈和软肋是~ZU维应用设计能力。简单来_(d)所有的纤l都是国外先用，我们学的Q国内没有开发出新的应用领域。因为我们不?x)设计，通过各种渠道了解国外用的哪个型号的纤l_(d)我们也只敢用同一型号的纤l。航I天领域还是有一些设计能力的Q毕竟发展的旉比较长，其他工业领域几乎没有创新设计能力Q所以中国一定要培育自己的纤l应用设计h才。如果这个问题不解决Q这个行业会(x)一直被憋住。我认ؓ(f)可以把高校里面力学设计和材料研究人员l徏成团队，在工作中去融合，可能?x)较快解册个问题?/span>
q有一个空白就是我们没有碳U维材料?qing)应用的数据库，航空航天有一些，但是q个数据是保密的。碳U维复合材料更大的市场在工业领域Q缺应用设计h才和基础数据的支撑，相对金属材料比较完善的h才和设计手册来讲Q难度较大?0q前我就在呼吁徏立数据库Q但是这是一个很庞大的工E，也想通过与国外专家的交流Q了解大体框Ӟ走弯\Q不然全靠我们自己去摸烦(ch)Q十几年都是不够的，况且现在q没有得到重视，q没有v步?/span>
M来说Q碳U维行业坚定地走国化这条道路是非常好的Q航I天领域大家心比较齐，只要国内有的我们不用国外的。我们也要认清现实，报道要实事求是，不能虚胖Q不然容易误导决{者，5q一ơ计划，q个旉耽搁不v。我们虽然v步比较早Q但是前?5q都在徘徊，入门也就16?7q时_(d)发展已经比较快了Q出CQ何问题都是正常的Q不用回ѝ希望同心协力，实现纤l业良好、健L(fng)发展?/span>
