我国高性能纤维新突破:直径只有头发丝1/6的细绳,却能拉动20多吨重物

来源:科普中国-前沿科技

2024-06-18 14:06:09

高性能纤维,顾名思义,就是具有优异性能的纤维材料,它们轻便、高强度、耐高温、耐腐蚀,在极端环境下仍能保持良好的性能,因此被广泛应用于航空航天、国防军工、汽车制造、等高端制造领域。然而,高性能纤维的研发之路并非坦途,许多基础科学问题亟待解决,科学家们一直在努力攻克。

在电子通信、特种防护等高精尖领域,便有这样一种至关重要的关键战略性材料,曾因严格的“技术封锁”而长期受制于人,如今我国已经顺利实现国产化,这便是芳纶纤维。

1、芳纶是什么?

芳纶,全称是芳纶组聚酰胺纤维,是由芳香基团和酰胺基团组成的线性聚合物。它具有优异的力学性能,稳定的化学结构,理想的机械性质。

它是世界三大高性能纤维之一,其外观与普通纺丝并无二致,却拥有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、重量轻等超乎寻常的突出性能。

目前,全球芳纶生产和应用以对位芳纶和间位芳纶为主,其中的对位芳纶,在摩擦材料、轮胎橡胶增强、特种防护等方面占据市场优势,在光纤光缆行业有着非常广泛的应用前景。数据显示,2021年中国光纤光缆领域对高模对位芳纶产品的需求量接近4000吨。

2、高性能芳纶纤维,曾经严重依赖进口

尽管国内市场对芳纶类产品有着旺盛的需求,但是上世纪90年代,我国使用的高性能芳纶纤维还只能依赖进口。

在芳纶生产上,国内企业生产规模小、生产稳定性差,加之聚合纺丝工艺技术不成熟、关键设备精度不够等原因,高强纤维产率一直较低。

为了打破国外的技术封锁和产品垄断,我国的材料团队历经十多年潜心研制,终于走通了芳纶纤维的国产化之路,填补了国内高性能纤维材料的空白。

3、微米级高性能纤维是如何实现国产化的?

F-12芳纶纤维是如何造出来的?答案就是这瓶外观特别像蜂蜜的黄色液体——纺丝溶液。

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先通过设备将纺丝溶液压成单根直径只有14微米的F-12芳纶纤维,然后再通过联通装置卷绕成束。

2021年,面对F-12纤维产能不足和技术瓶颈等问题,我国科研人员大力推动产业化建设,先后在F-12芳纶纤维干喷湿纺、连续热处理等关键技术上实现突破,并且在纺丝速度和纤维强度均得到大幅提升。

如今,我国生产的高性能芳纶纤维,单根直径只有14微米,是头发丝的六分之一,但用它做成直径12毫米的细绳,却能拉动20多吨的重物,而同样粗的钢绳却只能拉动8吨。

国产高性能芳纶不仅拉力大,它还具有极强的防切割性。

现在,F-12芳纶纤维已经实现了多路并行的流水线自动化生产,我国高性能芳纶纤维在生产能力和技术创新上迈上了一个新台阶。

责任编辑:李娇

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