中所周知,中国碳纤维市场很大,但是中国碳纤维的实力却没有那么强,曾几何时我国一直要依赖进口碳纤维满足自己需求,碳纤维应用的范围又非常广,这就导致我国一直在这方面必须依靠其他国家,然而曾经被卖到堪比黄金价格的碳纤维,彻底变成了白菜价,而最令人不可思议的是,这一切竟然是为中国的八十多岁老人所为。
他就是我国碳纤维之父师昌绪,他曾说:“我们的国防太需要碳纤维了,不能只靠进口,如果碳纤维搞不上去,国防航空就被卡了脖子,拖了中国国防的后腿,我死不瞑目。”这一番话不仅说明了碳纤维技术对中国的重要性,更说明了中国航天面临的一个重大问题,那么我究竟是如何解决碳纤维问题的?
首先就得说一个非常重要的东西火箭燃料箱,它和火箭发动机比起来,并不被大家所关注,但是它所起到的作用至关重要,丝毫不逊于火箭发动机。一方面,他作为火箭的容器,要内部大量的推进剂进行储存、增压、输送等功能。
另一方面还要作为火箭的主体结构来传递飞行所需要的作用力,所以对燃料箱的轻便性、抗压性和稳定性要求很高,特别是针对火箭的轻便性。火箭燃料箱的材料厚度只有五毫米左右,甚至有的仅仅三毫米,这可是比易拉罐的铁皮还要薄,但是它要作用在庞然大物的火箭上面,甚至还要跟着火箭高速飞上万里高空。
那么问题就来了,到底使用什么材料才能使燃料箱不仅要具有足够的强度呈压力,还要同时拥有那么轻的重量,碳纤维复合材料不仅满足燃料箱的各种需求,它的轻便型更是所有合金都比不上的,这就是燃料箱的最佳答案。
就目前最先进的铝铝合金和它相比,铝铝合金的重量密度在每立方厘米二点七克左右,而碳纤维材料密度却是每立方厘米一点七克,如果将碳纤维材料应用到火箭燃料箱上,相当于可以直接减重百分之三十。而更重要一点是,碳纤维材料的强度更是铝合金的六倍之多,替换铝合金更是完全没问题。
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高达百分之九十的无机高性能纤维,它的特点不仅表现在耐高温、耐摩擦、润度高,更重要的是密度小且强度非常大,碳纤维的性能那么好,但可惜的是中国在当时却没有那样的技术。
然而中国的碳纤维核心技术迟迟不能突破,也让中国国防和中国航天服达到了瓶颈阶段。面对如此的局面,中国只能选择拼命的追赶。因此,众多科学家都纷纷加入碳纤维研发进程中,而被誉为中国合金材料之父的师昌绪再一次的站了出来。
1920年出生的他,当年已经80岁了,他主动请命参加碳纤维研发,并自己联系相关单位,引资三千万领导上千名技术人员攻克艰难,还以个人之名邀请各个行业的技术人员,并多次进行实体指导,派人将研发单位和使用单位联系在一起,确保碳纤维为研发的应用实验更具有针对性。
而面对日本近十几十年来的技术封锁,我国的民营企业也是不甘落后,山东一家制作碳纤维鱼竿的企业首次成功的突破碳纤维量产线,甚至打破了国内首条碳纤维产量生产线,打破了美日双方近四十年的垄断。而就在几年后,中国科研人员成功攻克最难核心技术,首次研发出国产碳纤维,并于2014年实现工程化生产。
而就在这一年为碳纤维研发做出贡献的师昌绪,于11月10日因病离世,师昌绪这一生为祖国奉献了太多,自从1955年归国以来,曾被选为中国科学院院士、中国第三世界科学院院长还是首批中国工程院院士、国家最高科技技术奖获得者、2014年感动中国十大人物之一等等,直到2010年90岁的他依然为碳纤维技术而四处奔走,真可谓是老骥伏枥,志在千里。
经过近二十年的艰难发展,中国的碳纤维行业已经成为世界前列,虽然碳纤维行业发展迅速,但是想要应用在国防科技和航空航天上,还是要面临着更大的挑战,不过中国已经将最新研发的国产T800 H级碳纤维成功应用在中国航天运载火箭的燃料箱上。
虽然目前依旧和世界顶尖水平有差距,但是碳纤维的里程碑已经被我们埋下了,不断的刷新记录,想必也只是时间问题,这之间正是有师昌绪这样的伟人和无数科研人员的努力,才有如今中国碳纤维的大好局面,向师老致敬!
页面更新:2024-05-24
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