Анализ причин разрыва в технологии углеродного волокна между Китаем и другими странами

Процесс подготовки углеродного волокна длительный и включает, в основном, десятки технологических процессов, таких как синтез сырья, формование волокон, предварительная окись и карбонизация. Он связан со сложными и глубокими научными аспектами химии полимеров, физики полимеров и материаловедения, и действительно представляет собой технически сложный проект в области материаловедения. Только при поддержке достаточной базы научных теорий, гарантии основных промышленных технологий, а также благодаря трем ключевым компонентам — грамотной эксплуатации и строгому управлению — можно добиться успеха. Однако текущая ситуация в китайской отрасли производства углеродного волокна показывает, что всех этих трёх элементов не хватает, причём самой слабой стороной является исследование фундаментальных научных теорий.

За последние три десятилетия научных исследований китайские исследователи после многочисленных успехов и неудач наконец пришли к единому мнению о факторах, препятствующих развитию углеродного волокна. Они согласны, что давно сохраняющееся отставание в производстве предшествующих волокон стало основным узким местом на пути улучшения качества углеродного волокна. Критическая роль предшествующих волокон в производстве углеродного волокна подчёркивает принцип, согласно которому внутренние недостатки трудно преодолеть.

Благодаря притоку предшествующих волокон второго и третьего уровней из-за рубежа в последние годы стало возможным проводить сравнения. В настоящее время выяснилось, что, за исключением диаметра, прочности и кристаллографической ориентации, начальный модуль, удлинение при разрыве, молекулярная масса и её распределение, а также тепловые свойства и элементный анализ практически аналогичны. При этом существенные различия наблюдаются в морфологии и структуре волокон: помимо того, что диаметр не такой тонкий, как у зарубежных предшествующих волокон, и имеет большую степень отклонения, на фотографиях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), также чётко видно, что отечественные предшествующие волокна содержат больше и крупнее дефектов и пор. Данные по прочности несколько ниже, однородность выше, а кристаллографическая ориентация меньше. Являются ли эти различия ключом к разнице в качестве между двумя типами предшествующих волокон — пока неизвестно, однако отсутствие основных показателей для оценки предшествующих волокон действительно является одной из серьёзных проблем в текущем процессе подготовки отечественных предшествующих волокон.

Дефекты являются основными факторами, приводящими к снижению прочности материалов, и они особенно губительны для таких типичных хрупких материалов, как углеродное волокно. Однако глубокие исследования причин образования дефектов, особенно того, как именно возникают дефекты и как их можно избежать как в предшествующем волокне, так и во время преобразования предшествующего волокна в углеродное, крайне ограничены. Поэтому развитие углеродного волокна в Китае на некоторое время приостановилось, и разрыв с зарубежными странами стал всё более значительным.