近年來,隨著我國國防和空間技術(shù)、現(xiàn)代核能、海洋工程、新能源等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對(duì)各種高性能新材料的需求日漸迫切。碳化硅纖維是多晶陶瓷纖維,具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、抗氧化、抗蠕變、耐化學(xué)腐蝕、耐鹽霧等優(yōu)點(diǎn),是多領(lǐng)域迫切需要的高性能纖維材料。
自主研發(fā) 打破日美長期壟斷
先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備耐高溫連續(xù)碳化硅纖維技術(shù)由日本東北大學(xué)矢島圣使教授等人于1975年開始研發(fā),日本碳素有限公司于1983年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。目前國際上只有日本和美國等極少數(shù)國家掌握該技術(shù),由于其涉及敏感的軍事應(yīng)用,日美等國長期以來一直對(duì)我國實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品出口限制。
上世紀(jì)70年代末,我國開始研制自己的碳化硅纖維,以國防科技大學(xué)馮春祥教授為首的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦的探索,于1991年建成了國內(nèi)第一條連續(xù)碳化硅纖維實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線。
蘇州賽力菲陶纖有限公司生產(chǎn)的碳化硅纖維
2005年,在江蘇省和蘇州市政府的推動(dòng)下,耐高溫連續(xù)碳化硅纖維實(shí)施產(chǎn)業(yè)化開發(fā),蘇州賽力菲陶纖有限公司成立并落戶蘇州新區(qū)。公司聘請(qǐng)了馮春祥教授為總工程師,組建了一支實(shí)力強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì),先后建成省級(jí)、國家級(jí)工程中心,并與中科院納米所共同組建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。通過艱苦攻關(guān),自主研發(fā),賽力菲公司掌握了可紡性陶瓷先驅(qū)體的合成、500孔纖維大絲束脆性纖維的連續(xù)成形、低氧含量不熔化以及獲得均質(zhì)微晶結(jié)構(gòu)的燒結(jié)工藝等核心技術(shù),并實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心裝備自制,成為國內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳化硅纖維生產(chǎn)的企業(yè),一舉打破了日美等國長期以來對(duì)該類軍事敏感材料的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。
貫通產(chǎn)業(yè)鏈 成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化
賽力菲公司總經(jīng)理田秀梅在接受記者采訪時(shí)坦言,由于國外長期的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn),公司在自主研發(fā)過程中遭遇了重重困難。碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含了從聚二甲基硅烷(PDMS)到聚碳硅烷(PCS)、碳化硅纖維、纖維制品。日本的碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)鏈,由信越公司、宇部公司、碳素公司、三菱重工等 4 家公司合作完成。而在賽力菲公司,從技術(shù)、基礎(chǔ)原材料、生產(chǎn)設(shè)備到產(chǎn)品,這一切都通過艱苦努力自主開發(fā)完成。
蘇州賽力菲陶纖有限公司總經(jīng)理田秀梅
賽力菲公司通過在蘇州、宿遷、鎮(zhèn)江等地多點(diǎn)布局,貫通整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈,目前公司可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)先驅(qū)體原材料30 t、陶瓷先驅(qū)體聚碳硅烷10 t、連續(xù)碳化硅纖維 2 t、連續(xù)碳化硅纖維編織物5 000 m2、陶瓷—金屬復(fù)合材料精密構(gòu)件50萬件,成功實(shí)現(xiàn)了耐高溫連續(xù)碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)化。
助力國防偉業(yè) 應(yīng)用前景廣闊
耐高溫連續(xù)碳化硅纖維是高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)不可或缺的耐高溫、低密度熱結(jié)構(gòu)材料,在航空用陶瓷基復(fù)合材料中具有不可替代的地位,同時(shí)在民用領(lǐng)域如冶金高溫碳套、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣處理、隔熱高溫微粒過濾材料等均有廣泛應(yīng)用,具有巨大的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
2013年1月,賽力菲“年產(chǎn)5噸級(jí)聚碳硅烷的制備技術(shù)”和“年產(chǎn)噸級(jí)連續(xù)碳化硅纖維的制備技術(shù)”通過了江蘇省國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)辦公室組織的科技成果鑒定,以中國工程院院士孫晉良為組長的專家組一致認(rèn)定,制備技術(shù)具有新穎性,工程化技術(shù)水平處于國內(nèi)先進(jìn)水平;連續(xù)碳化硅纖維項(xiàng)目對(duì)打破國外封鎖、提高我國國防武器裝備水平,具有非常重要的意義。
據(jù)田秀梅介紹,賽力菲的產(chǎn)品目前已成功應(yīng)用于我國航天航空等軍工領(lǐng)域,銷售收入逐年翻倍增長,年產(chǎn)10 t的連續(xù)碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)化基地目前正在建設(shè)中。同時(shí)公司也在積極地進(jìn)行民用領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā), 目前公司已經(jīng)與寶鋼公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,相信在不久的將來,賽力菲的產(chǎn)品作為高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料和耐腐蝕材料將被廣泛應(yīng)用于冶金、電力、環(huán)保等眾多領(lǐng)域。