Antecedentes e importância da investigação e desenvolvimento: A fibra de carbono é um novo tipo de material de fibra de alta resistência com um teor de carbono superior a 95%. Devido às suas excelentes propriedades, tais como elevada resistência, leveza e resistência à corrosão, é aclamada como "ouro negro" e é um material ideal para o domínio da aplicação da leveza do equipamento. A investigação e o desenvolvimento da fibra de carbono ajudam a promover a atualização das indústrias relacionadas e a melhorar o desempenho dos produtos.

Por exemplo, no domínio aeroespacial, pode reduzir o peso dos aviões e aumentar a eficiência do combustível. No sector automóvel, pode conseguir a leveza dos veículos e reduzir o consumo de energia, etc.

História da investigação e desenvolvimento: A investigação e o desenvolvimento da fibra de carbono na China começaram relativamente tarde e dependiam das importações, enfrentando um problema de "estrangulamento". Em 2005, a fibra de carbono de grau CCF-1 desenvolvida pelo Grupo Guangwei passou a aceitação do projeto especial de fibra de carbono do "Programa 863" nacional, marcando a primeira vez que a China teve a sua própria fibra de carbono industrializada. Em 2011, a Jilin

O projeto de precursor de fibra de carbono de 5000 toneladas do Chemical Fiber Group foi concluído e colocado em funcionamento, estabelecendo um precedente para a produção em grande escala de precursor de fibra de carbono na China. Desde então, as empresas nacionais têm vindo a ultrapassar continuamente as dificuldades técnicas. Por exemplo, o Grupo de Fibras Químicas de Jilin desenvolveu sucessivamente filamentos originais de feixes grandes, como 25K, 35K, 48K e 50K, melhorando assim o sistema de produtos de fibra de carbono. Em 2022, a Sinopec

A primeira linha de produção nacional do projeto de fibra de carbono de grande filamento 48K de 10 000 toneladas da Shanghai Petrochemical foi alimentada e iniciada, tendo sido produzidos produtos qualificados. O desempenho dos produtos é comparável ao de produtos estrangeiros do mesmo nível, e a qualidade atingiu o nível avançado internacional.

Investigação e desenvolvimento de tecnologias-chave 5

Tecnologia de produção de precursores: A qualidade do precursor é um dos principais factores que determinam o desempenho das fibras de carbono. A investigação e o desenvolvimento têm de abordar questões como a viscosidade instável, numerosas bolhas e impurezas, elevada finura de fiação, baixa resistência e penugem excessiva, a fim de obter um precursor de poliacrilonitrilo (PAN) de alta qualidade.

Tecnologia de carbonização: O filamento original é submetido a vários processos, como a oxidação, a carbonização a baixa temperatura e a carbonização a alta temperatura. Sob a proteção de gás inerte, ocorre a decomposição térmica e a policondensação térmica, formando uma estrutura de grafite desordenada de fibras de carbono. Eventualmente, o teor de carbono do produto excede 90%. Durante este processo, o controlo do campo de temperatura e outras tecnologias-chave são cruciais.

Aplicação dos resultados da investigação e desenvolvimento 1

No domínio da energia eólica, as placas pultrudidas de fibra de carbono podem ser utilizadas para as vigas principais das pás das turbinas eólicas, tornando-as mais leves e mais eficientes. As placas pultrudidas de fibra de carbono para as vigas principais das pás de turbinas eólicas do Jilin Chemical Fiber Group têm uma quota de mercado superior a 90% no mercado nacional de energia eólica.

No domínio dos artigos de desporto: Pode ser transformado em raquetes de badminton, esquis, tacos de hóquei no gelo, etc. Por exemplo, os artigos desportivos conexos produzidos pelo Jilin Chemical Fiber Group foram colocados no mercado.

No domínio da maquinaria de construção, a Zoomlion desenvolveu de forma independente a "tecnologia de estrutura híbrida de metal de alta resistência - compósito de fibra de carbono". O camião bomba com lança de fibra de carbono nacional que aplica esta tecnologia fez a sua estreia, alcançando a autonomia total da cadeia de materiais compósitos de fibra de carbono desde as matérias-primas até aos processos de fabrico, melhorando as capacidades de operação do equipamento e reduzindo os custos de produção.

Futuras direcções de investigação e desenvolvimento: Por um lado, continuarão a ser envidados esforços para melhorar o desempenho das fibras de carbono, como a resistência e o módulo, para satisfazer os requisitos mais elevados dos materiais em domínios de ponta como o aeroespacial. Por outro lado, serão envidados esforços para reduzir os custos de produção. Através da otimização dos processos e da melhoria do equipamento, a eficiência da produção será melhorada, o âmbito de aplicação da fibra de carbono será alargado e será promovida a sua aplicação em grande escala em mais áreas civis.