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【獨家專訪】中南大學(xué)黃小忠教授暢言我國碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)生態(tài)
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SiC纖維及其制品性能優(yōu)異，屬于關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，國外長期對國內(nèi)實行嚴密的技術(shù)封鎖，國內(nèi)供應(yīng)商十分稀缺，僅有少數(shù)幾家企業(yè)有少量供應(yīng)。我國近幾年加大了投入力度，目前在 SiC 纖維的產(chǎn)能上取得了階段性的成果，但對于國內(nèi)整體需求量來說仍然杯水車薪。 為了更好的了解碳化硅纖維的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及如何促進碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展，《Carbontech Magazine》雜志副主編李彬彬特邀中南大學(xué)黃小忠教授，就碳化硅纖維及其復(fù)合材料的核心技術(shù)和應(yīng)用拓展的關(guān)鍵問題進行深度探討。 Q&A 黃老師您好，您在中南大學(xué)從事碳化硅纖維復(fù)合材料相關(guān)的研究工作，那最初是什么原因讓您選擇做這個方向？做了這么多年，您最大的感觸是什么？ 黃小忠教授： 我國從上世紀(jì) 70年代末開始開展碳化硅纖維研究，由國防科技大學(xué)我的博士生導(dǎo)師馮春祥教授(技術(shù)三級教授，享受少將待遇) 領(lǐng)銜，他也是我國“碳化硅纖維之父”，研究過程非常艱苦。我的博士研究主要做一種特種纖維（已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化），但是當(dāng)時也參與了一部分碳化硅纖維的研究工作。 我到中南大學(xué)之后，當(dāng)時我國唯一能夠提煉鈹材料的企業(yè)——湖南水口山礦務(wù)局非常想開展鈹材料深加工，他們的總經(jīng)理唐明成與我討論了一年時間，期間我提出含鈹摻雜纖維研制，開始邁入摻雜碳化硅纖維研制這個方向，后來陸續(xù)得到中南大學(xué)自主科研項目、國家自然科學(xué)基金、 863 項目的支持。 做碳化硅纖維，我最大的感觸就是要堅持不懈，持續(xù)努力，“但行己事，無問西東”，特別是針對國家戰(zhàn)略核心材料產(chǎn)業(yè)化，需要十年、 二十年，甚至于更久的時間，才有可能取得一定的突破。幸運的是我們碰上了最好的時代和機遇！ Q&A 碳化硅纖維相比于碳纖維而言，有哪些核心的優(yōu)勢？它的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？ 黃小忠教授： 碳化硅纖維和碳纖維的相同點都是具有高強度、高模量的陶瓷纖維。相比于碳纖維而言，碳化硅纖維核心的優(yōu)勢有以下幾點： 1. 高溫抗氧化性能 在高溫空氣或者有氧環(huán)境下，碳化硅纖維的抗氧化性能要比碳纖維強得多�，F(xiàn)在碳化硅纖維國內(nèi)能做到1200℃、1250℃這樣子的高溫抗氧化性能。日本能做到1500℃長時間耐溫。 2. 絕緣性能良好 碳化硅纖維可以說是半導(dǎo)體級的或者說是絕緣級的高性能陶瓷纖維，這樣其實可以應(yīng)用到一些碳纖維應(yīng)用不到的一些有絕緣要求的領(lǐng)域（碳纖維具有較好的導(dǎo)電性能）。 3. 性能更易調(diào)控 碳化硅纖維的先驅(qū)體聚碳硅烷（PCS），可以摻雜一系列的元素，使其制備出來的碳化硅纖維具有不同的性能，（可以）通過先驅(qū)體的調(diào)控可望獲得漸變電阻率、雷達波吸收、高溫透波等性能的功能化陶瓷纖維，碳纖維的摻雜相對有難度。 Q&A 我們都知道，日本除了碳纖維做的非常好，碳化硅纖維做的也很厲害，Nippon Carbon（日本碳公司）、GE 和賽峰集團合資的企業(yè)NGS 已經(jīng)將碳化硅纖維供應(yīng)給 CFM（用以開發(fā) LEAP 飛機發(fā)動機）及GE（GE9X 發(fā)動機）。那國產(chǎn)的航空發(fā)動機碳化硅纖維有應(yīng)用么？您覺得目前國內(nèi)在這一塊的應(yīng)用上還有哪些問題？ 黃小忠教授： 從 2017年兩機專項啟動到現(xiàn)在，已經(jīng)過去了5年的時間，國內(nèi)在陶瓷發(fā)動機部件 CMC（陶瓷基復(fù)合材料） 這一方已經(jīng)取得了突破性的進展。特別是今年1月1日， 由西北工業(yè)大學(xué)研制的陶瓷基復(fù)合材料（CMC）整體渦輪盤在株洲成功完成了首次試飛驗證，標(biāo)志著我們航空發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)又取得 了一項重要突破。目前來看，CMC 整體渦輪盤效果非常不錯，這也有利于推動陶瓷基復(fù)合材料部件在無人機 / 靶機上大規(guī)模應(yīng)用。隨著我國碳化硅纖維復(fù)合材料行業(yè)的快速發(fā)展，我們可以期待國產(chǎn)的航空發(fā)動機可以早日用上碳化硅纖維復(fù)合材料。 當(dāng)然，行業(yè)目前還存在一些問題，主要是前期沒有可供研究的高性能碳化硅纖維（國外對這部分產(chǎn)品是嚴格封鎖的），基礎(chǔ)研究太薄弱，但形勢在迅速改善。近幾年，隨著福建立亞、湖南澤睿的碳化硅纖維制備工藝越來越成熟，國產(chǎn)高性能碳化硅纖維及其復(fù)合材料的相關(guān)研究及應(yīng)用工作也取得了可喜的進步。 Q&A 炭 / 炭復(fù)合材料、碳化硅纖維增強復(fù)合材料都是比較好的熱防護復(fù)合材料，那它們之間的主要性能區(qū)別在哪里？應(yīng)用領(lǐng)域會有重疊么？ 黃小忠教授： 炭 / 炭復(fù)合材料在熱防護領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了非常大的應(yīng)用前景和方向，在光伏以及航空航天領(lǐng)域也已經(jīng)有了非常好的應(yīng)用。而碳化硅纖維復(fù)合材料則是應(yīng)用到抗氧化性能要求更高的一個細分市場。 目前 CMC 復(fù)合材料價格還是比較貴的，只能在部分高端領(lǐng)域有應(yīng)用。隨著碳化硅纖維價格的降低，將來也會有越來越多的市場應(yīng)用。 Q&A 您做了這么多年的碳化硅纖維相關(guān)研究，那對于我國碳化硅纖維行業(yè)發(fā)展，您有什么樣的意見和建議？ 黃小忠教授： 碳化硅纖維不像我國碳纖維行業(yè)發(fā)展歷史，碳化硅纖維在公開的場合得到的信息非常的少，壁壘很高，現(xiàn)有的幾個碳化硅纖維龍頭企業(yè)聚集了專業(yè)人才、設(shè)備、 資金優(yōu)勢，可以引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。 湖南省和中南大學(xué)非常重視碳化硅纖維行業(yè)發(fā)展，2020 年中南大學(xué)在黃伯院士建議下，成立了中南大學(xué)碳化硅纖維復(fù)合材料研究所，2022 年湖南省批準(zhǔn)設(shè)立湖南碳化硅纖維研究院有限公司，開展碳化硅纖維前沿基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化以及研發(fā)服務(wù)等，著力突破碳化硅纖維關(guān)鍵技術(shù)，提升紡絲、 熱工裝備加工精度、控制水平和穩(wěn)定性，實現(xiàn)碳化硅纖維的連續(xù)化、規(guī)模化生產(chǎn)，推動碳化硅纖維及其復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，對實現(xiàn)碳化硅纖維的自主可控具有重要戰(zhàn)略意義,前景遠大。 另外，建議做好碳化硅纖維的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，也呼吁國內(nèi)對碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)應(yīng)用有興趣的，可以來長沙發(fā)展，湖南省成立了以付省長為鏈長的碳基產(chǎn)業(yè)鏈。目前長沙有非常好的基礎(chǔ)，無論是人才、設(shè)備、 相關(guān)的企業(yè)，還是下游的應(yīng)用需求，長沙都可以滿足，期待我國的碳化硅纖維做到世界級水平。 本內(nèi)容為《Carbontech Magazine》雜志原創(chuàng)內(nèi)容，如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系平臺工作人員授權(quán)！ 844df3c5285f2fef01687f0b91db2e1e_20201123153617_28605.png |
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JeromeXu2樓
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tzynew3樓
2022-05-25 11:11
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