聚丙烯腈基碳纖維具有優異的綜合性能，是航空航天、國防和民用高科技領域不可或缺的關鍵戰略材料。為推動碳纖維產業發展，《中國制造2025》和《新材料產業“十三五”發展規劃》將碳纖維列為重點支持的戰略新興產業之一。聚丙烯腈基碳纖維的生產技術主要有濕紡與干噴濕紡兩種技術路線，其中干噴濕紡技術具有生產效率高、碳纖維品質好、生產成本低等優點，世界上高端牌號碳纖維主要采用干噴濕紡技術生產，然而這些技術長期被日本和美國公司壟斷，特別是T-1000及其以上級別的超高強度碳纖維更是高端產品，是對我國封鎖的重中之重。

    近日，中國科學院山西煤炭化學研究所科研團隊圍繞T-1000級超高強度碳纖維制備，承擔的中國科學院重點部署項目所制備的聚丙烯腈基超高強度碳纖維，順利通過驗收，并成功開發聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

    該團隊深入分析碳纖維結構與性能關聯性，開展了前驅體鏈結構優化設計、紡絲液流變性調控、纖維微納米結構控制及關鍵裝備技術研究，實現了干噴濕紡制備T-1000級超高強度碳纖維的核心技術的突破。所制備的聚丙烯腈基超高強度碳纖維具有高拉伸強度和高彈性模量特點，經第三方專業機構檢測，性能指標達到業內先進水平。

圖 單根纖維表面結構（A）濕紡纖維SEM照片；（B）干噴濕紡纖維SEM照片

    針對當前碳纖維應用正在從單一的結構承載型，向結構-功能一體化方向發展的趨勢，張壽春團隊用了2年時間，成功開發了聚丙烯腈基新型中空碳纖維。聚丙烯腈基中空碳纖維技術難度大，目前僅有德國巴斯夫公司和日本東麗公司掌握。張壽春介紹，新型中空碳纖維不同于普通的中空碳膜材料，其連續長絲具有細旦化和高強度的特點，可編織性和纏繞性良好；也不同于傳統的實芯碳纖維，其芯部具有連續規整的中空結構。因此，高強度中空聚丙烯腈基碳纖維既滿足結構增強又具有隔熱、填充改性等特殊功能，是一種結構功能一體化的新型碳纖維。

    隨著應用領域的迅速增長和應用要求的日益提高，高端碳纖維和新品種碳纖維已成為當前各國競相開發的熱點。我們的研究將有助于我國高性能碳纖維多品種、系列化發展，對結構輕量化和多功能化應用具有積極意義。

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責任編輯：殷鵬飛

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