Contexte et importance de la recherche et du développement : La fibre de carbone est un nouveau type de matériau fibreux à haute résistance avec une teneur en carbone supérieure à 95%. En raison de ses excellentes propriétés, telles que sa haute résistance, sa légèreté et sa résistance à la corrosion, elle est surnommée "l'or noir" et constitue un matériau idéal pour le domaine d'application de l'allègement des équipements. La recherche et le développement de la fibre de carbone contribuent à promouvoir la modernisation des industries connexes et à améliorer les performances des produits.

Par exemple, dans le domaine aérospatial, il permet de réduire le poids des avions et d'améliorer le rendement énergétique. Dans le domaine de l'automobile, il permet d'alléger les véhicules et de réduire la consommation d'énergie, etc.

Historique de la recherche et du développement : La recherche et le développement de la fibre de carbone en Chine ont commencé relativement tard et dépendaient autrefois des importations, ce qui posait un problème de "goulot d'étranglement". En 2005, la fibre de carbone de qualité CCF-1 développée par le groupe Guangwei a été acceptée dans le cadre du projet national spécial de fibre de carbone "Programme 863", marquant ainsi la première fois que la Chine disposait de sa propre fibre de carbone industrialisée. En 2011, Jilin

Le projet de précurseur de fibre de carbone de 5 000 tonnes du Chemical Fiber Group a été achevé et mis en service, créant un précédent pour la production à grande échelle de précurseur de fibre de carbone en Chine. Depuis lors, les entreprises nationales n'ont cessé de surmonter les difficultés techniques. Par exemple, le Jilin Chemical Fiber Group a successivement développé des filaments originaux en gros paquets tels que 25K, 35K, 48K et 50K, améliorant ainsi le système de produits en fibre de carbone. En 2022, Sinopec

La première ligne de production nationale du projet de fibre de carbone à grand filament 48K de Shanghai Petrochemical, d'une capacité de 10 000 tonnes, a été alimentée et mise en service, et des produits qualifiés ont été fabriqués. Les performances des produits sont comparables à celles des produits étrangers de même niveau et la qualité a atteint le niveau international avancé.

Recherche et développement de technologies clés 5

Technologie de production des précurseurs : La qualité du précurseur est l'un des facteurs clés qui déterminent la performance des fibres de carbone. La recherche et le développement doivent s'attaquer à des problèmes tels qu'une viscosité instable, de nombreuses bulles et impuretés, une grande finesse de filage, une faible résistance et un duvet excessif, afin d'obtenir un précurseur de polyacrylonitrile (PAN) de haute qualité.

Technologie de carbonisation : Le filament d'origine subit plusieurs processus tels que l'oxydation, la carbonisation à basse température et la carbonisation à haute température. Sous la protection d'un gaz inerte, la décomposition thermique et la polycondensation thermique se produisent, formant une structure graphite désordonnée de fibres de carbone. Finalement, la teneur en carbone du produit dépasse 90%. Au cours de ce processus, le contrôle du champ de température et d'autres technologies clés sont essentiels.

Application des résultats de la recherche et du développement 1

Dans le domaine de l'énergie éolienne, les plaques pultrudées en fibre de carbone peuvent être utilisées pour les poutres principales des pales d'éoliennes, ce qui rend les pales d'éoliennes plus légères et plus efficaces. Les plaques pultrudées en fibre de carbone pour les poutres principales des pales d'éoliennes du Jilin Chemical Fiber Group détiennent une part de marché de plus de 90% sur le marché national de l'énergie éolienne.

Dans le domaine des articles de sport : Il peut être transformé en raquettes de badminton, en skis, en bâtons de hockey sur glace, etc. Par exemple, les articles de sport connexes produits par le Jilin Chemical Fiber Group ont été mis sur le marché.

Dans le domaine des machines de construction, Zoomlion a développé de manière indépendante la "technologie de structure hybride composite en fibre de carbone - métal à haute résistance". Le camion pompe à flèche en fibre de carbone appliquant cette technologie a fait ses débuts, réalisant l'autonomie de la chaîne complète des matériaux composites en fibre de carbone, des matières premières aux processus de fabrication, améliorant les capacités de fonctionnement de l'équipement et réduisant les coûts de production.

Orientations futures de la recherche et du développement : D'une part, les efforts se poursuivront pour améliorer les performances des fibres de carbone, telles que la résistance et le module, afin de répondre aux exigences plus élevées des matériaux dans des domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale. D'autre part, des efforts seront déployés pour réduire les coûts de production. L'optimisation des processus et l'amélioration des équipements permettront d'accroître l'efficacité de la production, d'élargir le champ d'application de la fibre de carbone et de promouvoir son utilisation à grande échelle dans un plus grand nombre de domaines civils.