潘鼎教授领衔“碳纤维” 团队服务国家战略产业 助推经济转型

时间:2013-06-05浏览:1760

    早在上世纪90年代,我国头号战略武器面临最后两项久攻不克的遗留难题。其中一个“拦路虎”就是航天级高纯粘胶基碳纤维。作为洲际导弹弹头防热层关键材料,航天级高纯粘胶基碳纤维的性能、品质直接关系到飞行的质量及成败,导弹没有高品质的高纯碳纤维就无法飞天,因此对原料的要求极高,设备技术极难;另一方面,全球仅美、俄掌握生产高纯黏胶基碳纤维的技术,且长期对中国施行技术封锁及禁运。美俄的高纯碳纤维原料都是经过精选的特殊树木纤维,中国只能采用美俄两国早已弃用的普通棉短绒为原料,但制成的原丝各项指标均不理想。
    中国决定自主研发该项技术。关键时刻,在国家有关部门的支持下,潘鼎教授领衔的碳纤维团队临危受命,采用国外否定、国内仅有的棉浆基纤维素为原料,先后攻克了“原丝、工艺、强度、排废”等难关,苦战4年,在碳纤维生产的基础理论、工艺技术和制备等方面获得了系列突破,在软硬件技术上获得了大量原创性成果,最终成功研制了集美、俄两国同类产品性能所长的航天级高纯粘胶基碳纤维,为国家头号战略武器飞天提供了关键性的技术支持。
这种航天级高纯黏胶基碳纤维只有头发丝的十分之一细,纤维束强度却是钢的4到5倍;在2000℃以上的高温环境中,别的纤维也许早已化为灰烬,它却纹丝不动。这种高纯碳纤维研制成功后,立即被应用到洲际导弹及其他导弹的弹头防热层,这种纤维不仅有效减轻洲际导弹重量,其防热效果使核弹和制航系统在进出大气层时得到有效保护,从而助力国家头号战略武器成功飞天。
    潘教授此举不仅填补了国内空白,让我国由此成为世界上第三个掌握航天级高纯粘胶基碳纤维研制技术的国家,也为我国国防现代化的升级换代及捍卫国民经济现代化成果作出了贡献。10余年来,潘鼎教授团队配合国家战略任务,为现役及高新后续的各类型号导弹持续稳定地提供着保质、保量的碳纤维产品,得到了相关航天部门及军代表的充分肯定,获得国家科技进步奖等多项奖励。
    坚持产学研合作,助推产业升级和经济转型
    从投身碳纤维事业算起来,年近古稀的潘鼎教授迄今已跟这个纤维界的“黑色大腕”打了近半个世纪的交道。潘教授他们在碳纤维研究中既重视技术与工艺的创新,与企业的协同创新,又注重基础研究,“说白了,就是既要弄清楚原理,知道‘为什么’,又要搞明白方法,晓得‘怎么做’、‘怎么产业化’”。为了早日研制出国家急需的碳纤维产品,潘鼎教授和他的团队经常通宵达旦地扑在生产一线,无论寒暑,不畏苦累,把车间当成家,困了就在钢平台上躺一会儿,饿了就随便吃点东西。“国家兴亡匹夫有责,做研究就应解决关键技术,服务国计民生,这大概就是支撑我和同事们走到今天的力量源泉吧”,“高性能纤维研究视野必须放长远,了解国家发展战略及其需求,准确把握国际发展趋势;在着力解决理论问题及关键技术的同时,要考虑能否产业化,并真心实意为企业服务,这样才可能有所作为。”潘教授如是说。
    如果说粘胶基碳纤维的“横空出世”,展现了我校在高性能纤维研究领域“敢为人先”的魄力与胆识,那么,聚丙烯腈基碳纤维的持续攻关,则体现了潘鼎教授团队在致力于新材料产业“换代升级”变革过程中“追求卓越”的决心与毅力。和粘胶基碳纤维相比,聚丙烯腈基碳纤维也用于国防军工,用它来造大飞机、汽车、轮船,能大幅减重提速,更重要的是,强度得以加强,断裂几率大为降低,安全系数也得到很大提高;而且其涉及的民用领域更广泛,用它来做高尔夫球棒、羽毛球拍、钩鱼竿,轻且耐用。这种被誉为“黑色黄金”的高纯碳纤维的成功研制,如今更在新材料领域刮起一股革命旋风。
    在潘鼎教授的领衔下,东华大学材料学院科研团队依托材料学国家重点学科、上海市十大重中之重学科、纤维材料改性国家重点试验等国家级科研基地优势,将在一系列国家及省市973等重大基础理论项目研究中获得的成果“全过程缺陷产生及消除”等理论、国内外高性能碳纤维制造关键单元化及集成化技术介绍到企业,在多项江苏省成果转化项目中,共同申报及承担科研任务,为中复神鹰碳纤维通用级产业化及高强高模型碳纤维的制造持续提供了强有力的科技支撑。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,提升着企业的研发实力,更为推进碳纤维产业化进程提供了坚实的保障。校企间的紧密合作与协同创新由此开始而“一发不可收”。目前,江苏连云港的鹰游集团中复神鹰碳纤维有限公司实现了碳纤维系列生产设备和多条生产线的自我设计、自我制造、自我安装、自我调试,基本打破了国外先进国家对我国关键生产技术及设备的严密封锁。并且建设中的万吨碳纤维生产基地已具备规模,已成为国内最大的民用碳纤维生产企业,并创造了国内碳纤维领域的多个“第一”:第一个实现千吨T300碳纤维产业化生产,第一个实现干喷湿纺T700碳纤维的技术突破,2011年全国碳纤维产量近1500吨,神鹰的碳纤维销售量已达1000吨……在这些光环的背后,是潘鼎教授带领的东华大学科研团队对鹰游集团的鼎力相助。谈到未来发展,鹰游集团公司董事长张国良充满信心地说:“预计到2015年,国内碳纤维产能需求将达1.2万吨,尽早改变我国碳纤维生产的落后局面、赶上及超过世界先进水平已经指日可待了。有与东华大学的强强联合、紧密合作,我们中复神鹰有信心、有能力助推中国碳纤维产业化之梦!”
    潘鼎教授领衔的碳纤维团队就是这样坚持校企协同创新、共同推动产业经济转型发展,为服务国家战略、经济转型和地方发展不懈努力着。