盤點寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊2020年度重要科研進展
01突破國產M65J級高模碳纖維關鍵技術
在2020年1月成功實現拉伸強度3.70GPa、拉伸模量610GPa的PAN基超高模量碳纖維連續穩定制備的基礎上,2020年6月,中科院寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊在高強高模碳纖維領域再次實現重大突破,成功研制出CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維,經過國內4家專業檢測機構測試,纖維拉伸強度和拉伸模量分別高達3857MPa、639GPa。
寧波材料所形成國產M65J級碳纖維小批量制備能力
碳纖維及其復合材料團隊科研人員突破了高品質原絲可控成型、石墨化微晶結構可控增長、高效表面結構設計與調控等系列化關鍵技術,小批量試制的CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維經過北京化工大學、北京航空航天大學等4家專業機構測試,結果顯示纖維模量均高于630GPa。
目前國外已商品化的PAN基碳纖維中模量高為日本東麗M60J纖維588GPa,而東麗研制的M65J級碳纖維同樣屬于小試產品,未形成規?;慨a,因此產品關鍵參數尚不明確,預估產品模量在630-640GPa之間。
寧波材料所CNI QM65(M65J級)高強高模碳纖維研發成功標志著在高強高模碳纖維制備技術領域,國內已經由長期跟跑實現了并跑。
02國產M55J級高模碳纖維大型結構件支撐的無人機完成飛
2020年9月,以寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊承研的國產M55J級高強高模碳纖維翼主梁為關鍵結構件支撐的無人機成功實現了飛,該試飛成功標志著國產M55J級高強高模碳纖維次實現了應用。
國外多款無人機大量采用了高強高模碳纖維
2016年1月,碳纖維及其復合材料團隊在國內率先突破國產M55J級高強高模碳纖維關鍵制備技術,隨后以某專項任務為牽引,針對國內某型號無人機用核心原材料“國產M55J級高強高模碳纖維”和核心結構件“翼主梁結構件”技術需求,成功突破國產M55J級高強高模碳纖維的連續化穩定制備技術。
根據專項任務要求,團隊以國產M55J級高強高模碳纖維為原料開發了性能優異預浸料,并通過結構件成型加工,在國內率先實現大型結構件的制備。該大型結構件在順利通過結構尺寸、重量、無損檢測等系列測試后,開展了靜力加載試驗,經過飛機強度研究所評測:結構件的靜強度、剛度滿足性能要求。
國產M55J碳纖維大型結構件順利通過系列測試
國產M55J級高強高模碳纖維主梁結構件在今年年初完成裝機后,目前已經成功完成試飛。
03新型高強高模碳纖維為超輕質羽毛球拍提供材料保障
針對目前市場現有碳纖維材質羽毛球拍難以兼具高強度、高剛度和輕質量等問題,寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊自主研發出拉伸強度5200-5300MPa、拉伸模量330-340GPa的新型高強高模碳纖維,以該碳纖維為原料,經過精細設計及成型加工制備的重量僅為71g的高端羽毛球拍。
從纖維性能不難發現,該新型碳纖維拉伸強度要略高于東麗T700碳纖維,但模量比T700碳纖維提升了約100GPa;與東麗M40J碳纖維相比,模量相差不大,但纖維強度比M40J碳纖維高出近1000MPa。
該款名為全碳素6U超輕碳纖維羽毛球拍 Super feather 20的羽毛球拍通過采用了團隊新型高強高模碳纖維實現了羽毛球拍剛度和強度的平衡。
經過合作供應商的精細工藝設計和調控,終使得該新型碳纖維羽毛球拍重量僅僅為71g,因此使得球拍手感極佳。
原創 錢 鑫 博士









































