第15期纺织科技新见解学术沙龙在北京召开
4月13日，第15期纺织科技新见解学术沙龙在北京召开，主题为“碳纤维及其复合材料制备技术及应用”，本期沙龙由中国纺织工程学会主办，天津工业大学和《纺织学报》编辑委员会承办，中国工程院院士、上海大学教授孙晋良，中国工程院院士、东华大学教授俞建勇，北京化工大学教授徐樑华，天津工业大学教授陈利担任领衔科学家。中国纺织工程学会常务副理事长伏广伟和天津工业大学科学技术研究院常务副院长魏俊富出席会议并分别致辞。来自高校、科研院所以及企业的近40名专家、学者、青年才俊等出席本次沙龙。
伏广伟常务副理事长在讲话中指出每期纺织科技新见解学术沙龙针对纺织行业前沿问题展开学术交流，对把握学术前沿、引领科研方向、指导产业发展具有重要作用。沙龙注重跨界融合与科技创新，鼓励学术质疑和争鸣，他希望通过各位专家的努力找准行业发展瓶颈、与世界先进水平的差距、以及未来的发展方向，同时希望通过沙龙使纺织领域以外的专家、科学家参与进来，支持纺织学科的发展。魏俊富常务副院长介绍了天津工业大学的历史沿革，他介绍说高性能纤维及纺织复合材料制备技术一直是天津工业大学科研的重点方向之一，天津工业大学紧密围绕国家战略新材料发展的重大需求，以高性能复合材料应用研究为目标，特别是碳纤维及其纺织复合材料制备技术方面，重点解决先进纺织结构材料、树脂基复合材料的核心科学问题和关键技术问题。
上午和下午的交流与讨论环节分别由领衔科学家徐樑华教授和陈利教授主持。与会专家针对碳纤维、碳纤维复合材料制备技术，发展现状及应用等从不同学科不同视角展开前沿交流，并进行了热烈讨论。
东华大学余木火教授认为碳纤维大规模应用时代已经到来，随着低成本生产技术的不断涌现，碳纤维的制造成本会逐渐降低，但从碳纤维到实际场景产品的高成本应用过程是限制其应用发展的主要问题，因此，低成本应用技术体系建设是制造业大规模应用的关键。他以汽车、航空航天领域用零部件的低成本化为例，介绍了团队逐一攻克单个制品低成本化应用的整体解决方案。与会专家针对解决碳纤维及其复合材料低成本化的方向、国内外差距等展开交流。
中国科学院化学研究所刘瑞刚研究员认为在PAN基碳纤维结构调控中，任何皮芯结构和缺陷结构均不利于其性能的提高，理想的结构是石墨片大小均匀、乱层石墨结构中网络均匀；石墨化程度越高，石墨晶体尺寸增大有利于提高碳纤维模量；碳纤维石墨晶体间的连接结构决定其强度，因此，国产PAN基碳纤维制备应采用连续溶液聚合工艺，且生产中的每一步都要精细化控制。从高分子物理与化学角度上实现真正的连续均质结构是可行的，刘瑞刚研究员所在课题组已经取得了一定的研究进展，苦于没有用武之地。
徐樑华教授说，如果能够实现连续聚合工艺的工程化对碳纤维制备产业的贡献是巨大的，他们一直在探寻用于连续生产工艺的装备。目前因连续工艺中难以解决的反应釜“挂壁”等问题，生产企业已从连续方式转为间歇式。与会专家围绕连续聚合实现方式、凝胶问题解决以及碳纤维生产中分子结构变化对性能提升影响等展开热烈讨论。
天津工业大学徐志伟教授从微观角度针对碳纤维微观结构调控及其复合材料界面设计，基于高分子射线γ辐照对碳纤维结构、力学性能的影响分享了其研究成果：γ射线辐照可在碳纤维表面产生刻蚀及接枝现象，不仅可增加碳纤维表面活性，同时提高其力学性能。他认为γ射线辐照提高了石墨化程度，石墨片层之间发生交联从而影响碳纤维性能。与会专家对γ射线辐照与相对成熟的电子束、等离子体表面改性方式的优势与问题、以及是否可以代替上浆剂、如何在实际生产中应用等进行探讨。γ射线具有放射性损害，在产业化应用中难以控制，因此该方法较难推广。
本期沙龙特邀请了3家各具特色的碳纤维生产领军企业的代表参加研讨。中复神鹰碳纤维有限责任公司高级工程师连峰针对碳纤维干喷湿法纺丝过程中高黏度原液的传输、纺丝牵伸、预氧化和碳化过程，介绍了生产过程中面临的工程化问题以及提高生产效率和降低能耗方面的技术改进。大家对我国碳纤维企业面临的问题进行了交流，一致认为：与日本东丽的产品相比，国产碳纤维不是输在性能指标上，是输在应用工艺性（如展宽性等）和性能一致性上，人工智能技术用于生产工艺调整是否可以改变这一局面值得关注；国产碳纤维的产能一定要实事求是，有效产能数值更具有实际意义，不要将那些已经处于停滞的生产线列入；上游降成本，下游拓应用是碳纤维未来发展的方向，且在非航空航天的应用一定要考虑利用的是碳纤维的什么优势，很多产品模量符合即可满足要求。
威海光威复合材料股份有限公司是面向航空领域的标杆性企业，纺丝工艺和产品系列最全，他们的高级工程师马全胜介绍了其产品在航空领域的应用情况以及国内外碳纤维主要生产企业的生产和产品应用情况, 并展望了碳纤维未来的应用领域和空间。他说：目前航空领域的用量有限，不会超过500吨；汽车因体积小，零件复杂，增长空间十分有限；未来的方向是现在已经热起来的风电领域，2018年约有2万吨的量，未来还将有较大增长；另一个可扩展的空间是高铁舱体，一旦突破，应用量将十分诱人，他们企业将在内蒙古投资新建一个5000吨大丝束工厂。但是，与会专家特别告诫业界：目前国产碳纤维的有效产能中只有不足5%是挣钱的，其他还在资金投入中，进入碳纤维领域一定要慎重再慎重；此外，虽然航空航天以及军工领域的应用产值高，但进入的门槛也高；再有，国内缺乏碳纤维复合材料应用设计人员，没有将碳纤维的价值用出来，一直在模仿，受成本制约，也严重限制了碳纤维的应用。
山西钢科碳材料有限公司是一家背靠太原钢铁（集团）有限公司和中国科学院山西煤炭化学研究所的年轻公司，其产品面向航天领域。刘纳新高级工程师介绍了公司研制的TG800H（6K/12K/24K）碳纤维和TG300（宇航级）碳纤维与性能，及产业化过程中一系列精细化创新管理方法和标准体系建立的经验。他们的研发方向是低成本化高性能、结构和功能一体化高性能、高强高模高韧碳纤维制备技术。
中国工程院院士俞建勇对上午的会议进行总结，他充分肯定了我国碳纤维从技术到产业层面近十几年来取得的成绩，但也要正确认识我国碳纤维材料在产品品质水平上，尤其是应用水平以及高端品种、规模化生产成本控制等方面与国际水平仍具有差距，要与国际高水平对标提升发展水平，同时也要抓住未来碳纤维的发展机遇迎接挑战。
下午的会议主要围绕复合材料制备技术及应用展开。南京航空航天大学教授肖军认为复合材料是用于工程的，因此，经济性是根本，短流程、低成本、自动化制备技术是关键；复合材料是用于特殊环境、具有特殊结构、采用特选工艺和特色设备加工而成，要实现它在工程应用中的不可或缺性；在材料的选用上，要材尽其性，适合为好。同时分享了其团队在纤维缠绕技术、自动铺带铺丝技术、纤维增强技术等方面的研究成果。与会专家针对大张力缠绕对碳纤维的要求，以及缠绕过程中对碳纤维产生的损伤展开交流。
天津工业大学陈利教授指出纺织预制体具有典型的变形特征，评价三维预制体在制备或模具成型过程中产生的变形对复合材料制备具有重要意义，研究单丝和复丝的拉伸性能、耐磨性、以及可织造性等对预制体性能有重要作用。采用虚拟纤维模型可实现不同尺度下预制体结构精细化建模。他建议要加强力学和纺织的交叉融合研究，建立精确的纺织预制体变形测试方法，通过预制体工艺-结构-变形之间的量化关系，实现精确控形。围绕碳纤维用于三维编织的困难，做曲面时织物密度变化对复合材料性能的影响以及复杂截面预制体编织是否可实现自动化等问题，几位专家进行了交流。
北京航空航天大学李典森教授以纺织复合材料及力学为题，从复合材料、力学、化学、机械及编织工艺学、仿生学等多学科交叉的角度，在宏观结构高性能纺织复合材料制备、微观/纳米结构纺织复合材料制备、天然/仿生结构纺织复合材料制备、纺织复合材料力学性能表征、高性能纺织结构复合材料件的研制应用方面进行了介绍，并通过视频展示了其设想的借助仿生编织结构材料制备的仿生地效悬浮超速列车，超前的设计思路引发了到场专家的极大关注。
哈尔滨工业大学马力教授围绕复合材料点阵结构的设计、制备以及力学性能介绍了所在团队在该领域取得的最新研究成果，主要包括复合材料点阵结构设计与制备工艺，复合材料点阵夹芯结构典型力学载荷作用下变形行为与失效机制，基于点阵结构的多功能复合材料及其典型工程应用等。目前基于点阵结构的复合材料没有实现大规模应用的难点在制造过程的可重复性问题，可靠性评估较难，是否有解决的办法，还有待进一步的研究。
树脂传递模塑成型（RTM）是目前唯一相对成熟的复合材料成型方法，但是目前RTM工艺采用单一恒压力或恒流量压力驱动方式进行注胶，存在许多影响注胶质量的非确定因素。天津工业大学张国利教授分享了他们团队克服RTM工艺技术局限性，通过精确结构设计等提出的多种RTM树脂流动调控新技术，以及复杂结构制件RTM成型工艺实践成果。有专家就树脂成型的最大厚度、国产树脂的质量等问题与张教授进行了探讨。
中国工程院院士孙晋良对下午的会议进行总结。他指出：我国碳纤维发展已具备一定水平，要加强树立国家品牌概念，不能总跟着国外走，要建立我国自主的型号体系；我们要重视复合材料的可设计性，要主动设计不是简单模仿；要吸纳更多业内外专家参与到碳纤维以及复合材料产业发展当中来，解决该领域关键技术人才严重匮乏问题。
《纺织学报》主编刘军简要介绍了《纺织学报》和约稿事宜。本期沙龙邀请陈利教授担任沙龙专栏特邀主编，会议结束后编辑部将根据主题发言的内容及研讨情况组织具有指导意义的文章，以“纺织科技新见解学术沙龙”专栏形式快速发表在《纺织学报》上，将沙龙上各专家对“碳纤维及其复合材料制备技术及应用”的新观点传达给业界，期望大家予以关注。
纺织科技新见解学术沙龙是中国纺织工程学会主办的系列高端学术交流活动，旨在为萌芽时期尚未获得业内学术主流认可的学术思想、理论观点和学术灵感，或纺织新技术研发与应用中的热点、难点问题，提供一个宽松、自由、平等的交流平台。本期沙龙主题前沿，与会专家讨论热烈，相信会后一定会擦出进一步深入合作的火化，这也是多年来纺织科技新见解学术沙龙受到大家热追的原因。
京公网安备11010502044800号
