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一根仅有头发丝十分之一粗细的高性能碳纤维，拉伸强度却可以达到钢的7到9倍，而比重仅有钢的四分之一；在几千度的高温下，别的纤维早已化为灰烬，它却纹丝不动——这样的神奇纤维，成了当今航空航天、国防军用、建筑、交通、体育休闲等领域的高新材料。 东华大学材料学院陈惠芳科研团队联合中复神鹰碳纤维有限责任公司，突破干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术，实现了国产碳纤维的批量供应，填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术空白，打破了国外高性能碳纤维企业对中国市场的长期垄断。 解放日报·上观新闻记者获悉，这一项目今天（8日）荣获2017年度国家科技进步一等奖。 纺丝提速4倍，每分钟400米 1982年毕业留校工作起，陈惠芳就瞄准了碳纤维研究这件事。她告诉记者，我国碳纤维市场长期处于进口产品垄断状态，高昂的进口价格和严苛的技术封锁严重制约着我国碳纤维的发展。“我就不相信咱中国人造不出高质量的高性能碳纤维！” 上世纪80年代至今，从创建新中国第一个“化学纤维”专业的钱宝钧教授，到潜心攻克高纯航天粘胶基碳纤维难题的潘鼎教授，一代代东华材料人的接力棒交到了陈惠芳手上，任重而道远。 几十年如一日，功夫不负有心人，陈惠芳科研团队联合企业不断摸索、反复实验，终于突破了制备高性能碳纤维的先进技术——干喷湿纺。干喷湿纺工艺被认为是今后碳纤维生产的主流工艺，但也是碳纤维行业公认的难以突破的纺丝技术，目前国际上仅有日本的个别公司掌握这一工艺。 碳纤维纺丝材料 这一关键技术突破使得纺丝速度可以达到每分钟400米以上，是传统湿法纺丝的5倍。同时，他们还开发出一系列成套技术，最终我国首个采用干喷湿纺工艺的千吨级碳纤维生产线正式投产，产品性能与国际同类产品相当。如今，这条生产线每年能生产近5000吨原丝和2000吨碳丝，产品实现了产业化并批量供应市场，极大促进了国内碳纤维复合材料产业的发展。 大飞机、新能源车都大有用武之地 科学研究没有捷径，陈惠芳带领团队做过成千上万次实验，也失败过无数次，但是从没有想过放弃，因为一旦放弃，所有的努力都白费了。 “陈老师做科研真的很拼！”团队里最年轻的博士后巨安奇连连感叹。大夏天，在没有空调的高性能碳纤维工程基地，穿着工作服进去没一会儿就湿了一身的汗，而陈老师带着他们一干就是一整天。由于原丝的纺丝过程中不能间断，而且需要四五个人员实时监控，及时排除纺丝过程中的问题，有时候完成一次实验就要从一大早忙到凌晨一两点，陈老师从来没喊过苦喊过累。 天性乐观的她说，一想到纺丝纺得好、工艺有突破，心里别提多开心了，哪还记得那些苦啊。这股拼劲也影响着团队的每个人，大家把寒暑假、节假日能挤出来的时间都花在了反复实验和研究中。比如，为实现干喷湿纺工艺中的高倍拉伸，团队自行设计、研制了高压蒸汽拉伸机。为了达到最优的实验结果，对机器也是不断调整、精益求精，光是高压蒸汽拉伸机就革新了四代。 陈惠芳表示，未来高性能碳纤维在大飞机、新能源汽车等领域都有着极好应用前景，而高性能碳纤维要实现完全自主国产化依旧需要不断地技术攻关，她希望能用毕生精力去圆这个中国梦。 校企像碳纤维一样拧成一股丝 在联合攻关过程中，陈惠芳带着团队经常往返于上海、连云港两地，在企业车间机器声轰鸣的生产线上紧盯每一道工序，从前到后有3000多个工艺点。因为一些实验室里的小问题一旦摆到生产线上就会被放大，一旦哪个工艺点参数发生了变动，碳纤维质量马上就不行了。 陈惠芳（左）在实验中 “我们做的只是实验室的一件小事，在实验室把基础理论研究做通做透，攻克技术难题，高性能碳纤维产业化的大事要交给企业去完成，去给社会创造更大效益！”对于干喷湿纺这一关键技术的突破，陈惠芳轻描淡写地说道，自己只是做了科研人员该做的事，从实验室到市场的“最后一公里”需要有担当有实力的企业去打通。 而在此次国家科技进步奖评审的答辩中，项目第一完成单位、中复神鹰碳纤维有限责任公司董事长张国良却把这份荣誉归功高校：“企业产业化的突破离不开东华大学老师们的基础理论研究和技术攻克。”正是这样产学合作和协同创新，让校企像碳纤维一样拧成了一股丝。 解放日报·上观新闻记者了解到，自2009年起，东华大学—中复神鹰碳纤维工程技术中心、东华大学—中复神鹰碳纤维工程研究中心、东华大学材料科学与工程博士后流动站科研基地、鹰游集团碳纤维博士后科研工作站科研基地等协同创新平台陆续成立，在多项成果转化项目中，共同申报及承担科研任务。 |
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