細數纖維新材料“軍民融合”的優(yōu)劣利弊

碳纖維：非常關鍵 非常慎重 非常創(chuàng)新

說到軍用市場的纖維新材料，碳纖維首當其沖。無論是其戰(zhàn)略地位還是纖維自身性能特點，碳纖維在纖維新材料的軍民融合中都是重要的成員。在我國高性能纖維的發(fā)展中，碳纖維也是比較成熟的代表產品之一。

據悉，2017年，中國碳纖維需求共2.35萬噸，有26家碳纖維企業(yè)在運行。中國兵器工業(yè)集團第五三研究所總工程師魏化震表示：碳纖維的主要市場是民用領域，在軍用領域雖然市場容量有限，但非常關鍵！未來陸軍裝備要向著更輕、更快、更遠、更猛、 更堅、更靈以及更可靠、長壽命、低成本化方向發(fā)展，碳纖維及先進復合材料憑借其優(yōu)良特性將發(fā)揮最為重要的作用，其用量將會顯著增加，特別是陸軍裝備領域將成為碳纖維及先進復合材料最廣闊的應用市場。

但是，魏化震表示：我國雖然碳纖維生產線多，但因單線產能小、性能低，每年大約還有一般以上的碳纖維依靠進口而來，尚未完全實現(xiàn)自主保障。對于其中的原因，魏化震表示主要是，碳纖維特別是高品級碳纖維存在性能和質量穩(wěn)定性、成本高、復合材料設計基礎弱和高效低成本化工藝有差距等問題，兵器行業(yè)和民用領域不敢用、用不起，軍、民用市場需求量受到限制，難以維持纖維規(guī)?；a線，難以形成良性循環(huán)。

鑒于此，魏化震總工程師建議要推進軍民融合、協(xié)同創(chuàng)新。具體來說就是：國家政策機制方面，要分工布局、競爭有序、聯(lián)合發(fā)展；企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方面，要明確定位、協(xié)同創(chuàng)新、良性發(fā)展，產業(yè)鏈延伸一定要慎重；技術產品發(fā)展方面，要完善體系、強化基礎、創(chuàng)新發(fā)展。同時要重視碳纖維在汽車、軌道交通、體育用品等中高端民用領域，民航客機、小型飛機、無人機等民用航空領域，以及兵器行業(yè)陸軍裝備領域中的應用。

說道碳纖維的國產化，威海拓展纖維有限公司是行業(yè)鼻祖，其不僅是國產碳纖維的領軍企業(yè)，更是中國第一家從事碳纖維研發(fā)生產、供應高端碳纖維、使碳纖維裝備國產化的民營企業(yè)。該公司完善了國產碳纖維的品種品類，且高端國產碳纖維市場占有率超過70%，改變了世界碳纖維格局，實現(xiàn)了核心裝備自主保障。

公司總經理叢宗杰介紹：如今，威海拓展已形成比較完善的系列產品結構，如高強系列產品：T300 /T700/ T800/ T1000， 高模系列產品：M40J / M46J/ M50J /M55J ，低成本：T700S /T800S，大絲束 24K。第一代T300級碳纖維基本覆蓋應用復合材料的所有國產軍機，第二代T800級碳纖維、M40J級在國家項目應用評審中位列第一，M55J已順利通過科技部“863”項目驗收，低成本干噴濕紡技術原絲紡速可達500米/分鐘。

對于未來發(fā)展，叢宗杰表示：光威復材將繼續(xù)加強T1100級高強碳纖維、M65J/M70J級高模碳纖維、自主高強高模碳纖維及碳纖維生產線設備的研制及產業(yè)化，加強碳纖維生產用油劑、上漿劑等配套產品產業(yè)化，并通過提速、增束和加紡位實現(xiàn)低成本生產。

超高分子量聚乙烯纖維：天賦秉異 直面缺陷 實現(xiàn)突破

超高分子聚乙烯具有Mη>150萬的線性結構，通過凍膠紡絲可實現(xiàn)超倍拉伸。超高分子聚乙烯纖維是目前世界上比強度和比模量最高的化學纖維，其同時具有高模量、高強度，因此具有極佳的防彈性能，除此之外其還同時具有抗紫外線、耐沖擊、耐切割、耐彎曲、耐磨擦、耐腐蝕、耐低溫等特點。

因為這些優(yōu)異的性能，超高分子量聚乙烯纖維在軍用、繩網、防切割、紡織品等領域應用頗廣，如在單兵防護方面，可用于防刺服、軍用頭套、防刺靴、戰(zhàn)術手套，防爆服、防爆毯，防彈衣、防彈頭盔、盾牌等來防刺防割、防爆防彈；在武器裝甲方面，用于車輛、艦船、飛行裝甲，較之鋼材、芳綸、玻纖等材料，能有效減重，提高搭載能力，提高速度。

但是，超高分子量聚乙烯纖維的分子結構特性決定了其難復合的缺陷，限制了下游應用領域的拓展。目前國內超高強度的高端品種尚未取得突破，競爭多集中于38cN/dtex以下的產品，對于防彈產品的輕量化、舒適化的發(fā)展支撐不足。中國石化儀征化纖有限責任公司副總經理楊勇表示，未來應集中上下游協(xié)同力量從三個方面進行改進：一是對纖維進行改性，多種表面處理技術聯(lián)合使用，增強纖維復合性；二是作為結構材料和防彈材料，與其他纖維復合使用；三是開發(fā)相適應的樹脂基體，拓寬應用領域。

高強高模聚酰亞胺纖維：“忍耐”王者 領域廣泛 未來可期

聚酰亞胺材料共性特點為耐高溫，耐溫范圍-260～260℃；耐燃燒，極限氧指數為34%～38%；高溫碳化不熔滴；耐化學性能好；耐輻照性能優(yōu)異。

江蘇奧神新材料股份有限公司是國內聚酰亞胺生產企業(yè)的代表，董事長王士華談到，從2012到2018年，奧神承擔了國家“863計劃”項目“高強高模聚酰亞胺纖維制備關鍵技術”中的干法紡絲工藝路線，啟動了高強高模聚酰亞胺纖維的產業(yè)化開發(fā)項目，實現(xiàn)了100噸高強高模聚酰亞胺長絲的量產。在此期間，奧神掌握了性能優(yōu)異的分子結構設計及高效合成，高粘、高均勻性合成裝置制造，干法紡絲技術，高精密熱處理纖維微結構控制技術等核心技術。

如今，奧神擁有全球首條干法紡聚酰亞胺纖維千噸級生產線，擁有完全自主知識產權，甲綸Suplon是其產品的注冊商標。甲綸Suplon纖維主要產品（耐熱型短纖、長絲，高強型長絲）可用于特種繩纜、個體防護、電工電子、結構材料等領域，如機械結構用纜繩、船用纜繩、軍用繩纜、降落傘索 、浮空器系留纜，阻燃防刺防彈服、防彈頭盔、防切割手套，耳機線、光纖維受拉結構件、核等條件下的特種電纜護套，高強高模聚酰亞胺長絲增強復合材料可用作宇航、火箭和飛機、高鐵的結構材料，減輕重量，增加有效載荷，節(jié)省燃料動力。

石墨烯：最前沿 最顛覆 最特殊

石墨烯被喻為本世紀最具顛覆性的新材料，是世界上最薄卻也最堅韌的材料，石墨烯單原子層二維片狀結構，使得石墨烯在許多方面具有奇特的性能，將石墨烯與普通纖維復合，可賦予其抗菌、抗螨蟲、強散熱、抗切割、抗靜電、抗紫外線、遠紅外發(fā)熱和阻燃等特殊功能，產品可廣泛應用于面料、服裝、家紡、針織等紡織品。

南通強生石墨烯科技有限公司是國內為數不多的可以生產石墨烯的企業(yè)之一，研發(fā)總監(jiān)馬立國介紹：強生的石墨烯生產，采用常溫、常壓新工藝技術，流程短、產率高、無污染，是全球創(chuàng)新、領先的石墨烯制備技術之一。經第三方權威機構表征檢測，已達到國際先進水平，并獲得多項國家發(fā)明專利。強生凱瑞納石墨烯纖維采用全新噴絲工藝制成的石墨烯功能性復合纖維，實現(xiàn)了綿綸、滌綸、高分子聚乙烯長絲和短纖的復合纖維從中試到批量生產的跨越。

對于強生凱瑞納石墨烯未來的發(fā)展，馬立國表示，一是繼續(xù)加強石墨烯作用機理和終端應用的研究，引進消化最前沿技術。二是全力推進品牌建設，力爭用3～5年，使強生凱瑞納石墨烯成為國際特種紗線著名品牌。三是全面、全力地拓展國內外市場。

中間相瀝青基碳纖維：新興材料 精密首選 供不應求中間相瀝青基碳纖維（MPCF）MPCF是一種含碳量大于99%的高性能碳纖維，原料中間相瀝青來源于石油煤焦油、萘或木質素等，經紡絲、不熔化、碳化、石墨化工藝制備而成。

MPCF具有超高模量、超高熱導率、低熱膨脹系數三大特點。高性能MPCF具有更高的模量、導熱系數和低膨脹系數，是最好的功能與結構一體化材料之一。它與PAN基碳纖維在性能上相互補充，可以將碳纖維的應用拓展到更廣空間。高性能MPCF增強樹脂基復合材料具有更高的模量、更好的尺寸穩(wěn)定性，可以滿足大型空間機構的更高精度要求，如可用于人造衛(wèi)星關鍵部件、光學結構件、機器人手臂等高精密裝備、車輛輕型化、建筑橋梁補強、CFRP建筑支架、高端高爾夫球桿等運動器材。

目前全球僅有日本三菱（MCC）、日本石墨纖維（NGF）、美國氰特（Cytec）三家公司可以生產高性能MPCF，合計產能1410噸/年，貨品供不應求，都在籌劃擴產。中國MPCF已進入產業(yè)化發(fā)展的初級階段，各個領域對其需求日益迫切，隨著MPCF研發(fā)的深入，其應用領域將逐漸擴大。制約MPCF成本及產量的原料中間相瀝青，也得到了各廠家和科研院所的關注，并成功實現(xiàn)了性能和工藝均滿足要求的高性能可紡中間相瀝青的小試制備。陜西天策新材料科技有限公司首席科學家遲偉東表示，陜西天策已打通中間相瀝青基碳纖維產業(yè)化工藝路線，并開展了原料制備、應用研究等工作，具備了產業(yè)化放大的條件，可望通過加強上下游產業(yè)合作，優(yōu)勢互補，強強聯(lián)合，推動MPCF產業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展。

隨著科學技術的發(fā)展，纖維新材料在軍民兩用領域所發(fā)揮的作用日益重要。無論是軍轉民還是民轉軍，其核心都需以應用需求牽引科技創(chuàng)新。我國的高性能纖維材料中，民用多于國防應用，需借鑒國外“軍民融合” 的成功經驗，制定適宜我國國情的發(fā)展戰(zhàn)略，同時結合我國軍民兩用纖維向高效化、高性價比、綠色化、輕質化、系統(tǒng)化、標準化發(fā)展的趨勢，引領纖維新材料的發(fā)展方向，使高性能纖維進入快速發(fā)展階段，以應用需求牽引纖維開發(fā)，創(chuàng)建產學研用結合的研發(fā)系統(tǒng)，注重應用開發(fā)和應用服務，上下產業(yè)鏈聯(lián)合，建立系統(tǒng)的標準化技術體系，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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《軍民融合深度發(fā)展纖維新材料與產品推薦目錄（2019年度）》發(fā)布

近日，中國化學纖維工業(yè)協(xié)會正式發(fā)布了《軍民融合深度發(fā)展纖維新材料與產品推薦目錄（2019年度）》。為了推進軍民融合深入發(fā)展，中國化學纖維工業(yè)協(xié)會在2018年發(fā)布的目錄基礎上，繼續(xù)重點圍繞航空航天、信息工程、海洋工程、船舶、艦艇、醫(yī)療救援、應急搶險、智能服裝、作戰(zhàn)裝備、軍用紡織品等領域，針對具有明顯比較優(yōu)勢的相關技術與產品，組織信息采集、審選，編制了《軍民融合深度發(fā)展纖維新材料與產品推進目錄（2019年度）》（以下簡稱《目錄》），作為軍民融合產業(yè)對接、信息交流、項目推介推廣的重點參考。

與上年度相比，今年的《目錄》根據應用范圍將產品分為四大類——單兵防護、軍裝被服、武器裝備、航空航天，同時新增了36個新品種，從推薦產品中可以看出，高性能、多功能、智能化、綠色纖維已成為先進制造業(yè)、安全與防護、健康與生活、新能源等領域的關鍵材料，將為軍民融合一體化提供保障。