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關(guān)于碳纖維
碳纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、X射線穿透性和生物相容性好等特性,廣泛應(yīng)用于航空、航天、國(guó)防、交通、能源、醫(yī)療器械以及體育休閑用品等領(lǐng)域。早期的碳纖維可以追溯到1878年英國(guó)斯旺和1879年美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生兩人分別用棉纖維和竹纖維炭化制成電燈泡的燈絲,但真正實(shí)用的碳纖維直到20世紀(jì)50年代才登上歷史舞臺(tái)。
碳纖維的分類 圖片來(lái)源:天策科技
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,形成了PAN、瀝青和黏膠三大碳纖維原料體系。其中,PAN 基碳纖維因具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低和力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn),已成為發(fā)展最快、產(chǎn)量最高、品種最多、應(yīng)用最廣的一種碳纖維。黏膠基碳纖維除了在特定的領(lǐng)域有少量應(yīng)用外,目前已基本退出主流應(yīng)用市場(chǎng)。瀝青基碳纖維按其性能差異可分為通用級(jí)瀝青基碳纖維和高性能瀝青基碳纖維。
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關(guān)于高性能瀝青基碳纖維
高性能瀝青基碳纖維 圖片來(lái)源:天策科技
高性能瀝青基碳纖維(MPCF)是一種含碳量大于99%的高性能碳纖維,具有高導(dǎo)熱、超高模量、低熱膨脹系數(shù)、輕質(zhì)、導(dǎo)電、高強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特性,被廣泛應(yīng)用于高超聲速飛行器的熱端部件、空間飛行器的大面積薄板結(jié)構(gòu)、電子儀器倉(cāng)的散熱部件、新一代智能機(jī)器人的力臂等領(lǐng)域,在航空航天裝備、尖端工業(yè)裝備、電子產(chǎn)品等上實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí),既能作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷,又能作為功能材料防熱和導(dǎo)熱,而且兼具零膨脹或負(fù)膨脹的特性,是一款極具發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)功能一體化材料。
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高性能瀝青基碳纖維的核心優(yōu)勢(shì)
高性能MPCF具有超高模量、高導(dǎo)熱和良好的導(dǎo)電性,是最好的功能與結(jié)構(gòu)一體化材料之一。它與PAN基碳纖維存在本質(zhì)區(qū)別且在性能上相互補(bǔ)充,可以將碳纖維的應(yīng)用拓展到更廣空間。
國(guó)外高性能瀝青基碳纖維的性能數(shù)據(jù) 圖片來(lái)源:天策科技
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高性能瀝青基碳纖維的應(yīng)用
01
高速飛行器領(lǐng)域應(yīng)用
高導(dǎo)熱MPCF制備的碳/碳和碳/陶復(fù)合材料用于高速飛行器鼻錐、機(jī)翼前緣、發(fā)動(dòng)機(jī)等表面,具有高導(dǎo)熱、高抗沖擊、高強(qiáng)度、高韌性、零氧化燒蝕等結(jié)構(gòu)和功能特性。
使用效益:通過(guò)熱疏導(dǎo)方式將飛行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量快速導(dǎo)出,可實(shí)現(xiàn)高超音速飛行器的非燒蝕防熱和熱結(jié)構(gòu)承載。
高速飛行器領(lǐng)域應(yīng)用 圖片來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)
02
航天領(lǐng)域應(yīng)用
高導(dǎo)熱碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有高剛度、低密度、高熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)特性,可應(yīng)用于天線反射器、載荷板、儀器板、熱擴(kuò)散板和相控陣天線多功能板等衛(wèi)星熱管理領(lǐng)域和衛(wèi)星光學(xué)結(jié)構(gòu)件。
使用效益:導(dǎo)熱優(yōu)于AL合金,強(qiáng)度和剛性都超過(guò)AL合金??梢愿鶕?jù)性能要求進(jìn)行組合最優(yōu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)零膨脹的結(jié)構(gòu)件。
圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
03
核領(lǐng)域應(yīng)用
高性能瀝青基碳纖維制備的高導(dǎo)熱碳碳材料熱導(dǎo)率及尺寸穩(wěn)定性均優(yōu)于PAN基纖維,用于核聚變的放射性同位素溫差發(fā)電器RTG、核聚變面向等離子體第一壁(FW)、偏濾器等。
使用效益:采用高導(dǎo)熱碳碳材料,可降低其表面溫度,降低熱損耗,提高系統(tǒng)安全性。
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04
電子散熱領(lǐng)域應(yīng)用
高性能瀝青基碳纖維的低密度、高模量、高導(dǎo)熱以及良好的導(dǎo)電特性,適合用于有高散熱要求的鋰離子充電電池底板、大規(guī)模集成電路、大功率激光器、LED、ATR機(jī)箱、5G通訊等電子散熱領(lǐng)域。
使用效益:使用后可以提高產(chǎn)品導(dǎo)熱性能,具有減重效果,有助于提高產(chǎn)品的電磁兼容性,并且通過(guò)層壓板設(shè)計(jì)可以達(dá)到機(jī)械性能和熱性能的最優(yōu)組合。
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05
工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用
在高精密裝備中,利用超高模量特性,實(shí)現(xiàn)大型傳動(dòng)軸、羅拉、機(jī)器人手臂等的高剛度、高精度要求。
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產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀
中間相瀝青基碳纖維具有超高模量、超高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)等特性,在航空航天、5G導(dǎo)熱、工業(yè)機(jī)器人以及現(xiàn)代高端裝備等領(lǐng)域具有重要的意義。
經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展,天策科技憑借自身的實(shí)力,脫穎而出,攻克并掌握了多項(xiàng)工程化關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了巨大突破。
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國(guó)產(chǎn)高性能瀝青基碳纖維產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑者
天策科技于2011年開(kāi)始高性能瀝青基碳纖維的研制及生產(chǎn),攻克并掌握了高性能瀝青基碳纖維領(lǐng)域的多項(xiàng)核心技術(shù),成為國(guó)內(nèi)第一家打通高性能瀝青基碳纖維工程化路線的單位。已獨(dú)立申報(bào)國(guó)家專利80余項(xiàng),核心環(huán)節(jié)均已形成自有知識(shí)產(chǎn)權(quán),全產(chǎn)業(yè)鏈專利布局完整。天策科技的高性能瀝青及碳纖維制備工藝水平、產(chǎn)品性能、系列型號(hào)、批產(chǎn)能力、測(cè)試方法、工程化規(guī)模、應(yīng)用研發(fā)均為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。同時(shí),天策科技具有年生產(chǎn)20萬(wàn)平米預(yù)浸料的生產(chǎn)能力,可根據(jù)用戶要求制備不同性能、規(guī)格的預(yù)浸料。目前正在進(jìn)行50噸/年產(chǎn)能的產(chǎn)業(yè)化線建設(shè),預(yù)計(jì)2022年底完成。在此基礎(chǔ)上,天策科技也進(jìn)行了織物、短切纖維、預(yù)制體等應(yīng)用制備研究,積極拓寬碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域,拉動(dòng)完善碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。天策科技致力于改變世界碳纖維產(chǎn)業(yè)格局,支撐中國(guó)碳材料行業(yè)發(fā)展,是中國(guó)瀝青基碳纖維行業(yè)名副其實(shí)的領(lǐng)跑者。
天策科技現(xiàn)已形成了高碳系列、高模系列、高導(dǎo)熱系列等系列產(chǎn)品型號(hào)。另外,針對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用工藝研究,進(jìn)行了單向、正交、2.5D、3D碳纖維織物的制備工藝及石墨化工藝研究,根據(jù)客戶需求進(jìn)行了多種型號(hào)織物的制備探索,進(jìn)行了短切纖維、預(yù)浸料、樹(shù)脂基復(fù)材以及碳/碳、碳陶復(fù)材等下游應(yīng)用工藝性的開(kāi)發(fā)。
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結(jié)束語(yǔ)
天策科技坐落于十三朝古都西安,匯聚了一群心懷報(bào)國(guó)的年輕工程師,秉承西北人憨厚質(zhì)樸、執(zhí)著務(wù)實(shí)的性格,打造了一支敢想敢為、甘于奉獻(xiàn)的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在項(xiàng)目初期沒(méi)有任何支持的條件下,自籌經(jīng)費(fèi)近億元,克服重重困難,歷時(shí)九年,攻克了多項(xiàng)工程化關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了500孔雙螺桿擠出紡絲和超高溫石墨化連續(xù)處理技術(shù),填補(bǔ)了中國(guó)瀝青基碳纖維行業(yè)的空白,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)瀝青基碳纖維行業(yè)從無(wú)到有并走向蓬勃發(fā)展的新階段。
十年磨一劍,天策人披荊斬棘,攻堅(jiān)克難,不斷創(chuàng)造性能領(lǐng)先的記錄。未來(lái),天策科技仍將堅(jiān)持自力更生、腳踏實(shí)地,艱苦奮斗,以堅(jiān)如磐石的信心、只爭(zhēng)朝夕的勁頭、堅(jiān)韌不拔的毅力,一步一個(gè)腳印,繼續(xù)書(shū)寫領(lǐng)跑者的傳奇。
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