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碳纤维复合材料让飞机更轻盈(创新故事)

11月6日,两年一度的珠海航展上,中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929,以1∶1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上,复合材料使用比例有望超过50%。同样,在去年5月5日首飞的C919大客机上,使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料,主要就是碳纤维复合材料。

据航空专家介绍,为提高飞机的先进性、环保性,碳纤维复合材料目前是飞机轻量化的主要手段,也是未来的主流趋势。由于具有轻质量、高强度、抗疲劳、耐腐蚀、成型工艺性良好、成本低等特点,碳纤维复合材料在航空装备上的大量应用可有效提高性能、减轻结构重量、降低运营成本、增强市场竞争力,因此在飞机结构中的应用越来越多。

“碳纤维复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标,也是航空公司购买飞机时的重要参考指标。大力发展航空复合材料技术已经成为国内外航空制造企业的共识。”新材料企业康得集团负责人钟玉认为。

除了航空领域,不少固体运载火箭的复合材料壳体,也都是用碳纤维缠绕而成,高端跑车上,碳纤维更是一种主要的先进材料。专家介绍说,碳纤维是一种含碳量90%以上的无机高分子特种纤维,同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维具有比重小、强度高、模量大、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等优异性能和纤维的柔软可加工性。和另外一种同为“碳系”的“神奇材料”石墨烯相比,碳纤维目前的商业用途更为明确。

钟玉介绍说,作为在高端技术和工业领域重要的战略物资之一,碳纤维的核心产业化技术及配套关键装备只能通过自主研发和长期工程实践取得。经过不懈努力,国内高性能碳纤维在基础研究、工程化和产业化等方面突破重重困难,有了快速发展。例如康得下属企业中安信自主研发掌握了高性能碳纤维制造的核心技术,其相关检测技术获得了CNAS(中国合格评定国家认可委员会)国家实验室认可。

随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳纤维的需求爆发,碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测,预计到2020年,全球碳纤维需求量将超过16万吨,到2025年,将超过33万吨。钟玉认为,对如此巨大而重要的市场,国内企业既要通过掌握关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用,同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局,从而牢牢站稳全球高端碳纤维市场一席之地。

《 人民日报 》( 2018年11月12日 20 版)

责任编辑:丁一鸣(实习)

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  • 2018-11-12 10:59

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  • 科技
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  • 来源:人民网-人民日报

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