碳纖維發展方向

2013年10月，中國工程院院士在全國碳纖維產業發展大會上指出，未來碳纖維產業技術將向高性能、低成本、高可靠性方向邁進。目前在高性能碳纖維領域，繼T 800、T 1 000之后，HS、M65J等高強、高模碳纖維也得到了充分的發展。T 1 000系列碳纖維抗拉模量為295 GPa，拉伸強度達7.05 GPa;M65J高強高模型纖維拉伸模量達640 GPa，抗拉強度為 3.62 GPa。

目前，碳纖維復合材料在民用領域的應用不斷擴大，這種趨勢引起了人們對于復合材料高性價比關鍵技術的創新需求。要實現低成本，須在保障性能的前提下，綜合考慮生產規模、原絲、工藝裝備等因素。大絲束、低成本原絲、裝備革新與國產化是降低碳纖維成本的有效途徑。

在碳纖維成本構成中，原絲約占51%。原材料技術的進步有利于進一步提高國產碳纖維的質量與性能，開發高性價比大絲束纖維和樹脂，進一步向低成本化發展。以自動鋪帶技術(ATL)和自動鋪絲技術(AFP)為代表的碳纖維自動化制造裝備在大型主承力結構件研制中起到了重要作用;以非熱壓罐工藝和液體成型為代表的碳纖維低成本工藝技術發揮越來越重要的作用，成為降低復合材料成本的關鍵。

在碳纖維復合材料應用中要考慮設計問題。設計基礎取決于材料性能表征、評價，而設計水平實際上是應用水平，要敢用、會用、用好新材料，充分發揮材料性能，縮短新材料從開發到應用的周期，同時也要考慮結構效率與可靠性間的矛盾。材料性能的離散性、服役條件的不確定性給材料和結構的檢測、分析、試驗及驗證帶來很大困難，因此必須考慮實際存在的隨機性、離散性和不確定性，才能夠同時實現碳纖維復合材料結構優化和高可靠性的要求。 (通訊員 鄭寧來)