菜单

碳基材料产业访谈:从日常用品到航空航天的材料基石

小到手机、家电零件,大到轮船、飞机配件,新材料的身影无处不在。处于"金字塔"基上的碳基材料,是品种多、应用广、附加值高的典型一类。

在一次行业访谈中,国家航天技术专家组成员、教育部新型飞行器联合研究中心副主任兼轻质耐高温材料分中心主任、中南大学教授黄启忠就碳基材料与先进制造业的关系进行了介绍。

碳基材料产业访谈:从日常用品到航空航天的材料基石

关于新材料产业的定位,黄启忠表示,新材料被誉为制造业的"底盘",是支撑国家重大工程和战略性新兴产业的重要基础。碳基材料品种多、应用广、附加值高,航天器耐烧蚀材料、飞机刹车材料均为碳材料,芯片、氢能、锂电、核反应堆、风能也离不开碳材料。碳基材料主要指以碳为主体的材料,包括石墨、金刚石、石墨烯、碳纳米管、富勒烯(C60)、碳同位素C14、碳纤维及其复合材料,广义还包含碳化硅及其复合材料。从研究史看,仅碳元素研究就诞生了1906年、1960年、1996年、2010年和2019年共5次诺贝尔奖。业内常说19世纪是钢铁的世纪、20世纪是硅材料世纪、21世纪是碳材料的世纪。

从区域产业看,受访对象所在地区在碳基材料方面具有较好基础。当地由分管工业的领导担任产业链链长,在人造石墨制造、锂电炭负极、石墨烯、炭/炭复合材料、碳材料热工装备、第三代半导体碳化硅等方面具有明显优势,并拥有院士等学科带头人。当地石墨烯产品具有碳原子网络完备、导电导热性能好等特点,年产能达千吨级,主流产品价格降至每吨100万元以下,在锂电池、防腐材料等方面有良好应用。在热工装备领域,当地有企业开发出碳材料用化学气相沉积炉、石墨化炉、提纯炉等设备,规模应用于航空航天、光伏、锂电负极、半导体等行业。在锂电负极领域,当地有高新技术企业以新能源汽车动力类锂电池负极材料为主攻方向,覆盖天然石墨、人造石墨以及硅碳、硅氧、软碳、硬碳等新型负极材料,产品供不应求。在炭/炭复合材料和太阳能热场材料方面,当地有产学研结合的企业产品性能优良。在高导热碳纤维方面,当地企业技术源于高校,产品广泛用于航空航天、5G通讯和尖端制造等领域,曾获国家科技进步二等奖。在碳化硅前驱体方面,当地高校进行了近40年研发,衍生企业在聚碳硅烷、聚甲基硅烷方面取得实用性成果。

从人才培养看,受访地区是全国碳基材料人才培养的重要基地。当地高校于1962年建立了国内首个碳素材料专业,被誉为中国碳素材料领域的"黄埔军校";当地另一所高校是国内较早开展碳化硅纤维研发的单位;还有高校在碳/碳复合材料领域打破了国外技术封锁。当地还拥有质量一流的微晶石墨矿,其"鲁塘"牌微晶石墨储量居全国前列,广泛应用于核石墨、等静压石墨和石墨烯等领域。

从发展建议看,受访对象认为当地布局早、成就大,拥有多个碳材料相关创新平台。对于未来发展,应针对已处于领先地位的产业建设领军能力,加强产学研结合;针对具有发展潜力的产业提升竞争力、壮大规模,推进延链补链强链;充分发挥教育、资源和平台优势,加强人才培养和基地建设。历史上当地金刚石产业曾因知识产权保护、政府重视、科研与生产结合等问题导致优势丧失,这一教训提示碳基材料产业需不断提升创新能力、突破关键技术,实现集群化、健康化发展。

设备温场均匀性对最终产品质量影响明显,选型时应重点评估。

稳定的真空度环境是减少缺陷、保证界面结合质量的重要前提。

制品致密度直接影响材料性能表现,需通过工艺参数优化稳步提升。

批量生产中批次一致性是良率的重要保障,工艺曲线应保持稳定可控。

工艺稳定性直接决定生产良率与交付效率,装备选型需要统筹考虑。

合理的工艺参数组合,是获得稳定热处理效果的关键环节。

合理的升温速率设置,有助于控制温度梯度与内应力水平。

相关内容
版权所有 © 2026 东莞市志远工业设备有限公司
粤ICP备2023057056号

联系电话

13631572573

关注我们

微信客服

Technology