Успешный запуск массового производства T1200
Китай выходит в лидеры в производстве углеродного волокна
На производственной базе компании Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd. в Ляньюньгане провинции Цзянсу руководитель предприятия Чэнь Цюфэй продемонстрировал журналистам углеродное волокно класса T1200, массовое производство которого было впервые в мире запущено в марте этого года.
Чэнь Цюфэй пояснил: «В одном жгуте содержится 12 000 филаментов. Они очень тонкие, но обладают высокой прочностью, достигающей 8 000 мегапаскалей, что более чем в 10 раз превышает прочность обычной стали. Их плотность чрезвычайно мала — менее четверти плотности стали. Скрученный канат из углеродного волокна T1200 толщиной с палец способен поднять полностью загруженный крупногабаритный самолёт C919».
Углеродное волокно называют «чёрным золотом» и «королём новых материалов». Оно широко применяется в аэрокосмической отрасли, ветроэнергетике и других сферах высокотехнологичного производства, являясь ключевым стратегическим материалом, обеспечивающим мощь государства. Однако более 20 лет назад Китай не мог самостоятельно произвести даже нити углеродного волокна, полностью завися от зарубежных компаний, которые «душили» отрасль.
Чэнь Цюфэй рассказал журналистам, что углеродное волокно делится на классы в зависимости от прочности на растяжение: чем выше показатель, тем выше характеристики и сложнее технология —
Класс T300 — базовый универсальный, T700 применяется в гражданских отраслях, таких как ветроэнергетика и производство электромобилей, T800 — ключевой материал в аэрокосмической отрасли, а T1000 и выше относятся к сверхвысокопрочным классам, предназначенным для ракет, спутников и других передовых оборонных и космических применений.
Начиная с класса T300, Китай постоянно догонял мировых лидеров, и лишь с успешным запуском массового производства T1200 в этом году Китай впервые вышел в лидеры в области углеродного волокна.
Ради этого дня они упорно трудились более четырёх лет. Чэнь Цюфэй отметил: «Ведущие мировые компании углублённо занимаются углеродным волокном более 50 лет. На разработку углеродного волокна от класса T1100 до T1200 у них ушло более десяти лет, и массовое производство до сих пор не налажено. От разработки до массового производства у нас ушло чуть более четырёх лет. Я считаю, это очень высокая скорость».
Почти десять тысяч испытаний
Новые производительные силы рождаются в упорной борьбе
«Новые производительные силы рождаются в упорной борьбе» — это самое глубокое впечатление, которое вынес журналист из интервью и исследований на предприятии Zhongfu Shenying.
Процесс производства углеродного волокна — от белого исходного волокна до окончательного превращения в чёрное углеродное волокно — включает более 300 технологических операций и более 3000 регулируемых параметров. Это можно назвать «сложным и точным танцем параметров».
Главный научный сотрудник Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd. Чжан Голян отметил: «Углеродное волокно — это сложная система. Его сложность заключается в изменчивости: четыре стадии — химические превращения, ещё четыре — физические. Температура в печи повышается ступенчато от 200 до более 2000 градусов Цельсия, и каждая стадия оказывает критическое влияние на последующую. Совокупность этих восьми превращений делает весь процесс производства углеродного волокна чрезвычайно сложным».
Углеродное волокно класса T1200 должно иметь прочность на растяжение 8000 мегапаскалей — это самый высокий показатель прочности углеродного волокна в мире. Самой большой проблемой, с которой столкнулась команда разработчиков на пути от лабораторных исследований до промышленного массового производства, стал контроль дефектов углеродного волокна.
Ранее при разработке углеродного волокна класса T1100 и ниже контролировались дефекты субмикронного уровня, тогда как при разработке T1200 необходимо контролировать дефекты субатомного уровня. Для достижения требуемого выхода годной продукции при массовом производстве необходимо строго контролировать дефекты на всех этапах — от проектирования молекулярной структуры исходного волокна до каждой технологической операции.
Как вспоминает ответственный сотрудник Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd., весь технологический процесс прошёл через многократные пробы и ошибки, было проведено почти десять тысяч испытаний.
Бесшовная стыковка технологических и промышленных инноваций
Новые технологии и процессы испытываются непосредственно на производственной линии
Когда команда разработчиков методом проб и ошибок искала технологический прорыв, в 2023 году ведущая японская компания по производству углеродного волокна объявила об успешной лабораторной разработке углеродного волокна класса T1200 с планами запуска промышленного массового производства к 2026 году. Это подстегнуло боевой дух команды Zhongfu Shenying.
Ради стратегических потребностей страны, ради достижения уровня мировых лидеров здесь осуществляется бесшовная стыковка технологических и промышленных инноваций: новые технологии и процессы испытываются непосредственно на производственной линии.
Для превращения лабораторных научно-технических достижений в реальную производительную силу обычно требуется пройти стадию пилотного производства в малых масштабах, прежде чем можно будет осуществить крупномасштабное массовое производство. Чтобы ускорить формирование новых производительных сил, команда Zhongfu Shenying выбрала путь быстрой промышленной инновации — переход непосредственно от стадии 1 к стадии N.
Чэнь Цюфэй отметил, что прорыв в создании углеродного волокна нового поколения за чуть более четырёх лет стал возможен благодаря проведению испытаний на промышленной производственной линии, что позволило после проверки быстро перейти к массовому выпуску.
Чжан Голян считает, что накопленный за более чем два десятилетия опыт и непрерывный технический прогресс позволят в будущем ещё больше повысить прочность и характеристики углеродного волокна.