الیاف{0}}با عملکرد بالا بخش مهمی از صنعت مواد جدید هستند. آنها مواد استراتژیک برای بخش فیبر شیمیایی چین هستند. توسعه آنها بر اقتصاد ملی و امنیت استراتژیک تأثیر می گذارد. در دهه‌های گذشته، با حمایت دولت، شرکت‌ها، موسسات تحقیقاتی و انجمن‌های صنعتی، چین بر فناوری‌های حیاتی تمرکز کرده، کاربردهای پایین دستی را گسترش داده و مقیاس صنعت، پیشرفت فنی و توسعه سیستم را ارتقا داده است. این تلاش ها فاصله نزدیک به 30 ساله را با کشورهای توسعه یافته کاهش داده و به پیشرفت ها و نتایج قابل توجهی دست یافته است.

در حال حاضر، فیبر کربن داخلی حدود 28 درصد از تولید جهانی، الیاف آرامید حدود 23 درصد، و الیاف پلی اتیلن فوق{2}}{3}}مولکولی- (UHMWPE) حدود 66 درصد را تشکیل می دهند. به طور کلی، چین به یکی از کشورهای برتر در مقیاس تولید و دامنه کاربرد تبدیل شده است. تولید الیاف کربن، الیاف آرامید، UHMWPE و الیاف بازالت در سه رتبه برتر جهان قرار دارد و محصولات اصلی به سطوح پیشرفته جهانی در فناوری، خروجی و کیفیت رسیده اند.

توسعه سریع الیاف داخلی{0}با کارایی بالا، رقابت‌پذیری تولید را افزایش می‌دهد و به هوافضا، دفاع، نیروی باد، مهندسی عمران، سبک‌سازی خودرو، و مهندسی دریایی کمک می‌کند.

1. گسترش پیوسته مقیاس صنعت

در سال 2021، مجموع ظرفیت الیاف با کارایی بالا- چین به حدود 195000 تن با تولید 102000 تن رسید. تولید فیبر کربن، الیاف آرامید، UHMWPE و الیاف بازالت پیوسته بیش از 10000 تن بود. Carbon fiber output reached 29,000 tons, covering high-strength, intermediate-modulus, high-modulus, and ultra-high-modulus grades (equivalent to T300, T700, T800, T1000, M40, M40J, M55J و غیره).

الیاف دیگری مانند پلی فنیلن سولفید (PPS) و پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) به طور پیوسته توسعه یافته اند، در حالی که پلی اتر کتون (PEEK)، کاربید سیلیکون، پلی (p-فنیلن بنزوبیزوکسازول) (PBO) و کاملاً معطر در فناوری‌های جدید پلی استر پیشرفت داشته‌اند.

2. بهبود قابل توجه در فناوری و تجهیزات

سطح فنی الیاف با کارایی بالا-با کیفیت الیاف بهتر، تمایز محصول و ثبات تولید بهبود یافته است.

الف فیبر کربن
چین اکنون دارای سه سیستم تولید پیش ساز است: DMSO، DMAC و NaSCN. فرآیندهای ریسندگی خشک-جت مرطوب و ریسندگی مرطوب به تدریج بهینه می‌شوند و راندمان تولید را بهبود می‌بخشند. فناوری‌های کلیدی از صنعتی‌سازی T300 به T700، T800، الیاف کربن 24k و پیشرفت‌هایی در الیاف T1000، T1100، M55J، M60J و 48k پیشرفت کرده‌اند. در مقایسه با Toray ژاپن، الیاف کربن سری DMSO{13}}چین تقریباً همه درجات معادل را پوشش می‌دهند.

ب الیاف آلی با کارایی بالا{1}
Para{0}}آرامید به صنعتی شدن هزار- تن رسیده است. آرامیدهای-قدرت و{4}}مدول بالا- اکنون در داخل کشور تولید شده و در تجهیزات حفاظت فردی تأیید شده است. رشته‌های پارا{7}}آرامید رنگارنگ و الیاف{9} با استحکام فوق‌العاده-(معادل KM2 Kevlar) برای کلاه‌های نظامی موجود است.

الیاف UHMWPE در استحکام بالا، مدول بالا، انکارگر خوب، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خزش بهبود یافته اند. فن‌آوری‌های جدید رزین{1}}ویژه فیبر نیز توسعه یافته‌اند.

الیاف پلی‌آمید در سنتز پلیمر، شکل‌دهی الیاف، پس{0}}تجهیزات، و تجهیزات پیشرفت کرده‌اند و در سری‌های ردکننده‌های مختلف، گرمای-، گرما-قابل رنگ‌پذیری، و{3}}مدول با استحکام بالا-تولید می‌کنند. الیاف PPS اکنون محصولات دنیر ظریف (1.1 dtex) را برای فیلتر کردن دمای بالا{7}دقیق تر ارائه می دهند. نوآوری‌های تولید الیاف PTFE فیلتراسیون و استحکام را بهبود می‌بخشد و رسانه‌های فیلتر چندلایه را برای کنترل انتشار گازهای گلخانه‌ای صنعتی ممکن می‌سازد.

ج الیاف غیر آلی با کارایی بالا{1}
الیاف بازالت پیوسته به سری‌های-استحکام، مدول{{1} بالا و مقاوم در برابر قلیایی- دست یافته‌اند. شبیه سازی کوره و طراحی بهینه باعث بهبود راندمان تولید و کاهش هزینه ها می شود. الیاف کاربید سیلیکون پیوسته صنعتی شدن نسل دوم-پیشرفته شده‌اند و در موتورهای هوافضا و اجزای انرژی هسته‌ای آزمایش می‌شوند.

د تجهیزات فیبر
تجهیزات کلیدی برای تولید پلی‌آمید، UHMWPE، فیبر کربن و الیاف آرامید در داخل کشور توسعه یافته و ارتقا یافته‌اند، با ظرفیت‌های تک خطی بیش از 300 تن در سال برای خطوط UHMWPE و 3000 تن فیبر کربن. کوره های گرافیت تا عرض 1000 میلی متر در داخل کشور تولید شده اند که استقلال از تکنولوژی خارجی را تضمین می کند.

3. برنامه های کاربردی محصول پیشرفته

الیاف با کارایی بالا{0} داخلی به طور گسترده در هوافضا، دفاع، نیروی باد، مهندسی عمران، خودرو، راه آهن، دریایی، ارتباطات، تجهیزات محافظ، حفاظت از محیط زیست و ورزش استفاده می شود.

در سال 2021، کل مصرف داخلی به 149000 تن رسید:

فیبر کربن: 62300 تن (46.5 درصد داخلی)، عمدتاً برای پره های توربین بادی (22500 تن).

الیاف آرامید: 26000 تن، با تقاضای ثابت در عایق، مقاومت در برابر آتش و کاربردهای ضد گلوله.

UHMWPE: 25000 تن، رشد در طناب، دستکش‌های مقاوم{2}}و بازارهای مصرف.

پارچه‌های محافظ مبتنی بر پلی‌آمید{0}}در لباس‌های محافظ جنگلی و پلیس استفاده می‌شود.

4. بسترهای نوآوری

چین پلتفرم‌های تحقیق و توسعه ایجاد کرده است که تحقیقات پایه، فناوری حیاتی و نمایش برنامه‌ها را پوشش می‌دهد، مانند مرکز ملی تحقیقات فناوری مهندسی فیبر کربن و مرکز ملی فناوری مهندسی آرامید. دانشگاه‌هایی مانند دانشگاه فناوری شیمیایی پکن، دانشگاه شاندونگ و دانشگاه دونگ‌هوا برای رسیدگی به فناوری‌های اصلی با صنعت همکاری می‌کنند.

مرکز نوآوری تولید الیاف عملکردی پیشرفته ملی، که در سال 2019 تأسیس شد، ارتقاء صنعت و توسعه پایدار را سرعت می بخشد.

5. پشتیبانی از سیاست

خط‌مشی‌هایی که از دهه 2000 به بعد، از جمله "سیزدهمین برنامه پنج ساله" برای علم، صنایع نوظهور استراتژیک، و مواد جدید، از توسعه فیبر با کارایی بالا پشتیبانی می‌کنند. برنامه های نظامی و دفاعی بودجه ویژه ای دریافت می کنند، تحقیقات، صنعتی شدن و پذیرش بازار را ترویج می کنند.

6. تأثیر اقتصادی و اجتماعی

تولید الیاف با کارایی بالا- داخلی انحصارات خارجی را می شکند، رقابت تولید را افزایش می دهد و از کاربردهای هوافضا، دفاع، انرژی باد، ساخت و ساز، خودرو، دریایی و محیط زیست پشتیبانی می کند.

به عنوان مثال، کاهش وزن خودرو به میزان 100 کیلوگرم، انتشار CO2 را به میزان 5 گرم در کیلومتر کاهش می دهد و هواپیماهای سبک تر 20 درصد، CO2 سالانه را 140 تن کاهش می دهند. فیبرهای کربن همچنین از کاربردهای انرژی سبز در فتوولتائیک، باد و انرژی هیدروژن پشتیبانی می کنند.

الیاف با کارایی بالا-برای استراتژی توسعه تولید و{1}کیفیت بالا چین ضروری است. انتظار می رود تا سال 2025، تحقیق و توسعه و تولید داخلی با محصولات متنوع، ظرفیت مقیاس پذیر و تجهیزات کلیدی مستقل به سطوح بین المللی برسد.

این صنعت بر روی فناوری‌های تولید انبوه-با عملکرد بالا، هزینه کم-و پایدار تمرکز خواهد کرد و یک اکوسیستم کامل «طراحی، ساخت، ارزیابی، تأیید» را تشکیل می‌دهد. این امر کاربردها را در بخش‌های دفاعی و اقتصادی کلیدی گسترش می‌دهد و استقلال فناوری چین را تقویت می‌کند.

منابع:-فیبرها و کاربردهای فناوری پیشرفته، انجمن چینی کامپوزیت ها، مواد مهندسی مکانیک (محتوای جزئی از منابع آنلاین).