中國粉體網訊  1975年，日本東北大學Yajima小組以聚碳硅烷為先驅體制得了直徑為10um左右的連續(xù)SiC纖維，日本的SiC纖維研制成功不久，我國就已經開始注意到了這種材料的潛在應用價值，開始布局碳化硅纖維的技術體系研發(fā)，也開始了一段走自主創(chuàng)新道路的奮斗歷程。

第一代SiC纖維的追趕

上世紀80年代，我國意識到碳化硅纖維作為新型材料，在航空航天領域有潛在的應用價值，于是及早入手，提前布局，專門組織國防科技大學相關科研人員成立了SiC纖維課題組。

國防科技大學現址

課題組一步步建立SiC纖維制備技術體系，先后突破了原材料制備與合成聚碳硅烷、連續(xù)熔融紡絲、不熔化處理、燒成等關鍵技術，國防科技大學馮春祥教授為首的科研團隊經過艱苦的探索，于1991年建成了國內第一條連續(xù)碳化硅纖維實驗生產線。在國內，國防科技大學科研團隊對聚碳硅烷和SiC纖維領域最早進行了研發(fā)與探索，培養(yǎng)了一批SiC纖維領域的技術研發(fā)人才，留下的技術儲備為不久的將來SiC纖維的工業(yè)化打下了基礎。

2000年以后，我國進入了第一代SiC纖維的應用研究階段，由于其涉及敏感的軍事應用，日美等國長期以來一直對我國實行嚴格的技術封鎖和產品出口限制。我國開始了艱苦攻關，自主研發(fā)的SiC纖維產業(yè)化開發(fā)。蘇州賽力菲陶纖有限公司、廈門大學等單位先后投入力量進行SiC纖維的研制。

2005年，在江蘇省和蘇州市政府的推動下，耐高溫連續(xù)碳化硅纖維實施產業(yè)化開發(fā)，蘇州賽力菲陶纖有限公司成立并落戶蘇州新區(qū)。賽力菲聘請了馮春祥教授為總工程師，組建了一支實力強大的科研團隊，通過艱苦攻關，自主研發(fā)，實現了關鍵核心裝備自制，成為國內首家實現連續(xù)碳化硅纖維生產的企業(yè)，一舉打破了日美等國長期以來對該類軍事敏感材料的技術封鎖和產品壟斷。

第二代連續(xù)SiC纖維的并進

近10年來，航空發(fā)動機研制對耐高溫連續(xù)SiC纖維提出了明確需求，直接推動了第二代、第三代SiC纖維的工程化技術發(fā)展。

針對第一代SiC纖維氧含量高導致空氣中長期使用溫度不能超過1050℃的不足，國防科技大學開展了第二代(KD-II型)SiC纖維關鍵技術攻關。在保持聚碳硅烷反應活性的同時，通過優(yōu)化聚碳硅烷組成與結構，突破了可紡性良好的高軟化點聚碳硅烷合成及無氧不熔化處理技術，優(yōu)化了預燒和終燒工藝，掌握了具有自主知識產權的第二代連續(xù)SiC纖維工程化制備技術。

“十二五”期間累計向中航工業(yè)集團、航天科技集團等用戶單位提供了600多公斤第二代連續(xù)SiC纖維與織物，初步滿足了先進航空發(fā)動機等對第二代連續(xù)SiC纖維的迫切需求。

為推動第二代連續(xù)SiC纖維的產業(yè)化，國防科技大學與九江中船儀表有限責任公司合作于2016年5月在寧波市奉化經濟技術開發(fā)區(qū)籌建了控股子公司寧波眾興新材料科技有限公司，建設年產十噸級第二代連續(xù)碳化硅陶瓷纖維產業(yè)化線，以滿足我國國防建設及高端民用裝備市場對高性能連續(xù)SiC纖維的需求。

廈門大學也開展了第二代SiC纖維的工程化技術研究，并且與福建火炬電子科技股份有限公司合作進行產業(yè)化開發(fā)。

至此，連續(xù)SiC纖維在產品種類、性能和產量上已有大幅進步，尤其是第二代SiC纖維已經接近日本Hi-Nicalon纖維水平。初步突破了國外對連續(xù)SiC纖維的制備技術、工藝設備到產品實施禁運的一系列封鎖措施。

第三代SiC纖維的趕超

“十二五”期間，國內也開展了對第三代連續(xù)SiC纖維的關鍵技術研究。國防科技大學采用兩條技術路線制備了兩種類型的第三代SiC纖維。目前，國防科技大學正在進行小批量制備，下一步將開展系統的工程化關鍵技術攻關，盡快實現這種纖維的批量化，以滿足航空航天領域的迫切需求。

此外，廈門大學也在第二代SiC纖維的基礎上制備了與日本Hi-Nicalon S類似的近化學計量比SiC纖維。

雖然我國SiC纖維研制單位逐步增加，技術發(fā)展速度逐步加快，但是SiC纖維總體與國際先進水平的仍然存在差距。一方面，第三代SiC纖維工程化關鍵技術還沒有完全突破，產業(yè)化能力稍弱；另一方面，國內SiC纖維需要的紡絲、熱工裝備加工精度、控制水平和穩(wěn)定性與發(fā)達國家相比還存在較大差距，這將影響纖維質量水平及產業(yè)化能力長遠發(fā)展。

自主創(chuàng)新的路途必然是艱苦且遙遠的，連續(xù)SiC纖維的國產化之路還有一段路程要走。但這段路程只能我們自己走，也必須我們自己走。

可以預期，未來我國的SiC纖維研發(fā)將進入合作與競爭并存的快速發(fā)展階段，一方面加速第二代、第三代SiC纖維的產業(yè)化進程，降低制造成本，推動SiC纖維在航空航天領域的規(guī)模應用以及民用核能等領域的應用，另一方面功能化SiC纖維將呈現百花齊放的格局，圍繞特殊應用領域開發(fā)專用SiC纖維，圍繞組成、尺寸、形態(tài)研制具有特殊功能的SiC纖維。

堅持自主創(chuàng)新，堅持軍民融合，堅持研用結合，相信在未來10年內，將一步步實現系列化SiC纖維的產業(yè)化，實現多品種連續(xù)SiC纖維的高性能、低成本和規(guī)模應用。全面打破國外在裝備、技術和產品方面的封鎖，進一步提升SiC纖維的總體水平。

碳化硅纖維這片廣闊天地，國產化大有作為。

參考來源

楊連等.功能化碳化硅纖維研究進展

陳代榮等.連續(xù)陶瓷纖維的制備、結構、性能和應用：研究現狀及發(fā)展方向

江洪等.碳化硅纖維國內外研究進展