碳纤维发展方向

2013年10月，中国工程院院士在全国碳纤维产业发展大会上指出，未来碳纤维产业技术将向高性能、低成本、高可靠性方向迈进。目前在高性能碳纤维领域，继T 800、T 1 000之后，HS、M65J等高强、高模碳纤维也得到了充分的发展。T 1 000系列碳纤维抗拉模量为295 GPa，拉伸强度达7.05 GPa;M65J高强高模型纤维拉伸模量达640 GPa，抗拉强度为 3.62 GPa。

目前，碳纤维复合材料在民用领域的应用不断扩大，这种趋势引起了人们对于复合材料高性价比关键技术的创新需求。要实现低成本，须在保障性能的前提下，综合考虑生产规模、原丝、工艺装备等因素。大丝束、低成本原丝、装备革新与国产化是降低碳纤维成本的有效途径。

在碳纤维成本构成中，原丝约占51%。原材料技术的进步有利于进一步提高国产碳纤维的质量与性能，开发高性价比大丝束纤维和树脂，进一步向低成本化发展。以自动铺带技术(ATL)和自动铺丝技术(AFP)为代表的碳纤维自动化制造装备在大型主承力结构件研制中起到了重要作用;以非热压罐工艺和液体成型为代表的碳纤维低成本工艺技术发挥越来越重要的作用，成为降低复合材料成本的关键。

在碳纤维复合材料应用中要考虑设计问题。设计基础取决于材料性能表征、评价，而设计水平实际上是应用水平，要敢用、会用、用好新材料，充分发挥材料性能，缩短新材料从开发到应用的周期，同时也要考虑结构效率与可靠性间的矛盾。材料性能的离散性、服役条件的不确定性给材料和结构的检测、分析、试验及验证带来很大困难，因此必须考虑实际存在的随机性、离散性和不确定性，才能够同时实现碳纤维复合材料结构优化和高可靠性的要求。 (通讯员 郑宁来)