Contexte et importance de la recherche et du développement : La fibre de carbone est un nouveau matériau fibreux à haute résistance dont la teneur en carbone est supérieure à 95%. En raison de ses excellentes propriétés, telles que sa haute résistance, sa légèreté et sa résistance à la corrosion, elle est connue sous le nom d'"or noir" et constitue un matériau idéal pour les applications d'équipement léger. Le développement de la fibre de carbone peut contribuer à promouvoir la modernisation des industries connexes et à améliorer les performances des produits, comme la réduction du poids des avions et l'amélioration du rendement énergétique dans le domaine aérospatial ; dans le domaine de l'automobile, il est possible d'obtenir un allègement et de réduire la consommation d'énergie.
Processus de recherche et de 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 programme national "863", marquant ainsi la première fibre de carbone industrielle de Chine. En 2011, le projet de précurseur de fibre de carbone de 5000 tonnes du Jilin Chemical Fiber Group a été achevé et mis en service, ouvrant la voie à la production à grande échelle de précurseurs de fibre de carbone en Chine. Depuis lors, les entreprises nationales ont continuellement surmonté les difficultés techniques, comme le Jilin Chemical Fiber Group, qui a successivement développé des faisceaux de fibres de 25K, 35K, 48K, 50K et d'autres grands faisceaux de fibres, et amélioré le système de produits en fibre de carbone. En 2022, la première ligne de production nationale pour le projet de fibre de carbone à grand faisceau de fibres 48K de Sinopec Shanghai Petrochemical a été mise en service et des produits qualifiés ont été fabriqués. Les performances des produits sont comparables à celles de produits similaires fabriqués en dehors des États-Unis et la qualité atteint le niveau international avancé de 5.
Recherche et développement de technologies clés 5 :
Technologie de production de la soie brute : La qualité de la soie brute est l'un des facteurs clés qui déterminent la performance de la fibre de carbone. La recherche et le développement doivent s'attaquer à des problèmes tels qu'une viscosité instable, un taux élevé d'impuretés dans les bulles, une grande finesse de filage, une faible résistance et un excès de fibres afin d'obtenir des fibres précurseurs de polyacrylonitrile (PAN) de haute qualité.
Technologie de carbonisation : La soie brute subit plusieurs processus tels que l'oxydation, la carbonisation à basse température et la carbonisation à haute température. Sous protection de gaz inerte, elle subit une décomposition thermique et une polymérisation par rétrécissement thermique, formant une structure de graphite en couches désordonnées de fibres de carbone, ce qui aboutit finalement à une teneur en carbone de plus de 90% dans le produit. Le contrôle du champ de température est une technologie clé dans ce processus.
Application des résultats de la R&D 1 :
Dans le domaine de l'énergie éolienne, les plaques extrudées en fibre de carbone peuvent être utilisées pour les poutres principales des pales d'éoliennes, ce qui les rend plus légères et plus efficaces. Les plaques extrudées en fibre de carbone du Jilin Chemical Fiber Group pour les poutres principales des pales d'éoliennes détiennent une part de marché de plus de 90% sur le marché national de l'énergie éolienne.
Dans le domaine des équipements sportifs, il peut être utilisé pour fabriquer des raquettes de badminton, des skis, des crosses de hockey sur glace, etc. Les équipements sportifs 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 de métal à haute résistance en composite de fibre de carbone". Le camion pompe à bras en fibre de carbone de production nationale utilisant cette technologie a été dévoilé, réalisant l'autonomie complète de la chaîne des matériaux composites en fibre de carbone, des matières premières aux processus de fabrication, améliorant les capacités d'exploitation de l'équipement et réduisant les coûts de production.
Orientation future de la recherche et du développement : D'une part, nous continuerons à nous concentrer sur l'amélioration des performances de la fibre de carbone, telles que la résistance, le module, etc., afin de répondre aux exigences plus élevées des matériaux dans des domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale ; d'autre part, nous nous concentrerons sur la réduction des coûts de production, l'amélioration de l'efficacité de la production par l'optimisation des processus, l'amélioration de l'équipement et d'autres moyens, l'élargissement du champ d'application de la fibre de carbone, et la promotion de son application à grande échelle dans des domaines plus civils.
