Research and development background and significance: Carbon fiber is a high-strength new fiber material with a carbon content of over 95%. Due to its excellent properties such as high strength, lightweight, and corrosion resistance, it is known as the “black gold” and is an ideal material for equipment lightweight applications. Developing carbon fiber can help promote the upgrading of related industries and improve product performance, such as reducing aircraft weight and enhancing fuel efficiency in the aerospace field; In the field of automobiles, it is possible to achieve lightweighting and reduce energy consumption.

Research and development process: China’s carbon fiber research and development started relatively late and once relied on imports, facing a bottleneck problem. In 2005, the CCF-1 grade carbon fiber developed by Guangwei Group passed the national “863 Program” carbon fiber special acceptance, marking China’s first industrial carbon fiber. In 2011, the 5000 ton carbon fiber precursor project of Jilin Chemical Fiber Group was completed and put into operation, pioneering the large-scale production of carbon fiber precursor in China. Since then, domestic enterprises have continuously overcome technical difficulties, such as Jilin Chemical Fiber Group, which has successively developed 25K, 35K, 48K, 50K and other large fiber bundles, and improved the carbon fiber product system. In 2022, the first domestic production line for the 48K large fiber bundle carbon fiber project of Sinopec Shanghai Petrochemical was put into operation and qualified products were produced. The product performance was comparable to similar products outside the United States, and the quality reached the international advanced level of 5.

Investigação e desenvolvimento de tecnologias-chave 5:

Tecnologia de produção de seda crua: A qualidade da seda crua é um dos principais factores que determinam o desempenho da fibra de carbono. A investigação e o desenvolvimento têm de abordar questões como a viscosidade instável, o elevado teor de impurezas das bolhas, a elevada finura da fiação, a baixa resistência e o excesso de fibras, a fim de obter fibras precursoras de poliacrilonitrilo (PAN) de elevada qualidade.

Tecnologia de carbonização: A seda crua é submetida a vários processos, como a oxidação, a carbonização a baixa temperatura e a carbonização a alta temperatura. Sob proteção de gás inerte, sofre decomposição térmica e polimerização por retração térmica, formando uma estrutura de grafite de camada desordenada de fibras de carbono, resultando, em última análise, num teor de carbono superior a 90% no produto. O controlo do campo de temperatura é uma tecnologia fundamental neste processo.

Aplicação dos resultados de I&D 1:

In the field of wind power, carbon fiber extruded plates can be used for the main beams of wind turbine blades, making them lighter and more efficient. Jilin Chemical Fiber Group’s carbon fiber extruded plates for wind turbine blade main beams have a market share of over 90% in the domestic wind power market.

No domínio do equipamento desportivo, pode ser transformado em raquetes de badminton, esquis, tacos de hóquei no gelo, etc. O equipamento desportivo produzido pelo Jilin Chemical Fiber Group foi colocado no mercado.

In the field of construction machinery, Zoomlion has independently developed the “Carbon Fiber Composite High Strength Metal Hybrid Structure Technology”. The domestically produced carbon fiber arm pump truck using this technology has been unveiled, realizing the full chain autonomy of carbon fiber composite materials from raw materials to manufacturing processes, improving equipment operation capabilities, and reducing production costs.

Futura direção de investigação e desenvolvimento: Por um lado, continuaremos a concentrar-nos na melhoria do desempenho da fibra de carbono, como a resistência, o módulo, etc., para satisfazer os requisitos mais elevados dos materiais em áreas de ponta, como a aeroespacial; por outro lado, concentrar-nos-emos na redução dos custos de produção, melhorando a eficiência da produção através da otimização dos processos, da melhoria do equipamento e de outros meios, expandindo o âmbito de aplicação da fibra de carbono e promovendo a sua aplicação em grande escala em mais áreas civis.