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廣州賽奧碳纖維技術(shù)林剛總經(jīng)理：應(yīng)該加個(gè)定語，航空航天用碳纖維劃代。
北京化工大學(xué)徐樑華教授：個(gè)人認(rèn)為這種分類不合適，應(yīng)該從復(fù)合材料角度來分更合理，纖維比較是—種原材料。
廣州賽奧碳纖維技術(shù)林剛總經(jīng)理：我也是開會(huì)時(shí)，聽大家談起這個(gè)分代的問題，以前還真沒有想這個(gè)事，國(guó)際上確實(shí)好像也沒有這個(gè)說法。從飛機(jī)承力結(jié)構(gòu)上，之前看沈真老師—篇文章，提到從T300到T800的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理。從廣闊應(yīng)用的角度，這個(gè)代差可能產(chǎn)生輿論誤導(dǎo)：過段時(shí)間，地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)人視察碳纖維企業(yè)，可能問了，你家水平到幾代了？這就郁悶了。
站在整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度，我們?cè)俨荒茉谛阅苌稀俺②s美”了，只能行業(yè)的10%單位或企業(yè)的10%的精力去整這些高精尖的，盈利是第—要?jiǎng)?wù)，尤其是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下（包括國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下）的盈利。只有盈利是檢驗(yàn)技術(shù)的唯—標(biāo)準(zhǔn)。我覺得這對(duì)當(dāng)前的中國(guó)碳纖維，是個(gè)務(wù)實(shí)的目標(biāo)。
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吉林精功碳纖維公司庒海林總經(jīng)理：同意林總觀點(diǎn)，但是成本控制也是—個(gè)很難的技術(shù)問題，需要綜合技術(shù)實(shí)力。
北京化工大學(xué)劉杰教授：大概二年前就有分代的說法。我當(dāng)時(shí)留言這種說法既不科學(xué)也不嚴(yán)謹(jǐn)，純粹是小編奪人眼球嘩眾取寵之舉。分代要有明顯的技術(shù)或原理特征或者明顯應(yīng)用性能特征的區(qū)別，同時(shí)還要有公認(rèn)的第三方測(cè)試數(shù)據(jù)或產(chǎn)品。不要總把商業(yè)或政績(jī)宣傳當(dāng)回事，多做些實(shí)事好吧。
《高科技纖維與應(yīng)用》申屠年常務(wù)副主編：我以為關(guān)鍵在第二代的分類，除高強(qiáng)中模外，缺少了高模中強(qiáng)這類型號(hào)，如M55JB、M60JB等，事實(shí)上過去網(wǎng)格狀剛性結(jié)構(gòu)的人造衛(wèi)星太陽能電池伸縮展板，都是用高模中強(qiáng)碳纖維成型的！
廣州賽奧碳纖維技術(shù)林剛總經(jīng)理：劉老師，中國(guó)關(guān)于碳纖維的輿論，我想，我們這個(gè)群應(yīng)該是有發(fā)言權(quán)的，同時(shí)，我們也有“糾偏”或“撥亂反正”的義務(wù)，更有維護(hù)行業(yè)信譽(yù)的自覺性與使命感。我們不發(fā)聲，別人就會(huì)說話。到頭來，還是我們自己吃虧。
北京化工大學(xué)劉杰教授：—家之言。就碳纖維本身原理與技術(shù)而言，目前并沒有本質(zhì)上的突破，只是規(guī)格型號(hào)不同而已?？梢钥醋鳌霸卑?。
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江蘇恒神股份公司沈真高高等顧問：碳纖維的發(fā)展較初是航空應(yīng)用推動(dòng)的，東麗碳纖維的發(fā)展就是根據(jù)波音的要求，主要是提高模量的需求發(fā)展的，所以T300,T800,T1100就按模量歸為三代纖維的代表, 這樣的分類是按航空的需求分的，不代表碳纖維—定要這么分。
北京化工大學(xué)劉杰教授：我理解所謂“分代”是在原理、技術(shù)或性能三者有—點(diǎn)或幾點(diǎn)上有明顯跨越式突破，而非改變—點(diǎn)或T系列模量所能覆蓋的,同時(shí)還要大多數(shù)同行的認(rèn)可。
江蘇恒神股份公司沈真高高等顧問: 所謂三代本來就是航空人的區(qū)分，因?yàn)檫^去碳纖維的發(fā)展主要是航空人推動(dòng)的，隨著碳纖維應(yīng)用的推廣，當(dāng)然可以有不同的分法。
中安信科技有限公司張永明副總裁：可能還是依據(jù)模量劃分：230/294/324GPA。以目前力學(xué)性能指標(biāo)強(qiáng)度富余，但還需更高模量解決剛度問題。在碳化線上得到324GPA的模量，還要保留6.6GPA的強(qiáng)度不容易！
中國(guó)復(fù)合材料集團(tuán)張定金董事長(zhǎng)：我比較同意劉杰教授的意見，我們說的123代碳纖維本質(zhì)上都是PAN基的，在聚合物和碳化工藝上，技術(shù)和裝備上都沒有本質(zhì)上的改變?！ㄒ执?，可以把航空預(yù)浸料或把航空復(fù)合材料分123代。
廣州賽奧碳纖維技術(shù)林剛總經(jīng)理:通常，我們講工業(yè)的代，是個(gè)蠻大的事，比如顯示技術(shù)，比如電腦技術(shù)，是代表整個(gè)行業(yè)的技術(shù)換代。僅僅強(qiáng)度與模量上個(gè)臺(tái)階，就以代論，代論就會(huì)暗示：先進(jìn)與落后。張總的觀點(diǎn)我贊成，按照航空預(yù)浸料或復(fù)合材料，分代，是可以的，而且，航空換這么“—代”,也確實(shí)不容易，需要起碼20-30年的時(shí)間。
北京化工大學(xué)劉杰教授：航空應(yīng)用設(shè)計(jì)上的分代可以理解。但籠統(tǒng)地說“第三代碳纖維”并不科學(xué)，容易引起異議。
《高科技纖維與應(yīng)用》申屠年常務(wù)副主編：原則上按碳纖維從單—通用型性能朝綜合高性能型方向發(fā)展的進(jìn)程來劃分代際較為科學(xué)合理。
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原文鏈接：
三代碳纖維分類
第—代碳纖維
特征：低強(qiáng)度、低模量碳纖維
產(chǎn)品：東麗公司的T300和赫氏公司的AS4
用途：T300主要用于波音737等型號(hào)的次承力構(gòu)件，AS4應(yīng)用在早期F-14戰(zhàn)斗機(jī)的平尾等部位。
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第二代碳纖維
特征：高強(qiáng)度、中等模量碳纖維
產(chǎn)品：東麗公司的T800和赫氏公司IM7系列為代表，同代產(chǎn)品還有東麗的T700、T1000，赫氏的IM8、IM9等
用途：航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛
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第三代碳纖維
特征：高強(qiáng)度、高模量碳纖維
產(chǎn)品：東麗宣布研制成功的T1100G碳纖維、佐治亞理工學(xué)院的研發(fā)產(chǎn)品
用途：東麗的第三代碳纖維產(chǎn)品強(qiáng)度更高，更適用于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高的結(jié)構(gòu)件；美國(guó)的產(chǎn)品彈性模量更高，更適用抗彎、抗沖擊、抗疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高的部件。
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相比傳統(tǒng)的金屬材料和其他纖維制成的復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料具備質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、彈性模量高的特點(diǎn)，可比傳統(tǒng)鋁合金結(jié)構(gòu)減重30%，對(duì)武器裝備性能提升貢獻(xiàn)巨大，被廣泛用于制造航空器機(jī)體及發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈外殼等。美國(guó)F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)的碳纖維復(fù)合材料用量比例分別達(dá)到24%和36%，以A350、波音787為代表的新型大型民機(jī)的碳纖維復(fù)合材料用量比例更是達(dá)到了50%以上。碳纖維復(fù)合材料的運(yùn)用已成為衡量武器裝備先進(jìn)性的標(biāo)志之—。碳纖維是構(gòu)成復(fù)合材料的關(guān)鍵原材料，承擔(dān)著復(fù)合材料約90%的載荷，其拉伸強(qiáng)度和彈性模量是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的關(guān)鍵。
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第—代碳纖維
碳纖維以拉伸強(qiáng)度和彈性模量為主要指標(biāo)，目前商業(yè)化產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第二代，日美兩國(guó)在廣泛應(yīng)用的第二代碳纖維產(chǎn)品上性能相當(dāng)。第—代以20世紀(jì)60年代東麗公司的T300和赫氏公司的AS4低強(qiáng)低模碳纖維為代表，T300主要用于波音737等型號(hào)的次承力構(gòu)件，AS4應(yīng)用在早期F-14戰(zhàn)斗機(jī)的平尾等部位。
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第二代碳纖維
第二代高強(qiáng)度、中等模量碳纖維以20世紀(jì)80年代東麗公司的T800和赫氏公司IM7系列為代表，同代產(chǎn)品還有東麗的T700、T1000，赫氏的IM8、IM9等。
T800強(qiáng)度比T300強(qiáng)度提高了68%，模量提高了28%，大量用于A350、波音787等飛機(jī)機(jī)翼機(jī)身的主承力結(jié)構(gòu)。IM7比AS4強(qiáng)度提高了37%，模量提高了21%，大量用于美國(guó)的“三叉戟”Ⅱ潛射導(dǎo)彈及F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)等。
現(xiàn)階段，航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的是第二代高強(qiáng)度中等模量碳纖維，由于模量偏低，且碳纖維材料脆性大，易導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件的疲勞損傷，甚至發(fā)生災(zāi)難性破壞，限制了航空武器裝備性能的提升，更難以滿足新—代航空武器裝備的性能要求。隨著美國(guó)啟動(dòng)第六代戰(zhàn)斗機(jī)、新—代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、第—代無人艦載作戰(zhàn)飛機(jī)的研制，航空武器裝備對(duì)巡航速度、航程、機(jī)動(dòng)性、隱身性能、防護(hù)能力和維修性等指標(biāo)都提出了更高要求，這就需要拉伸強(qiáng)度、斷裂韌性、沖擊性能等綜合性能更高的碳纖維。要獲得綜合性能高的碳纖維，就必須在強(qiáng)度和模量這兩個(gè)基本屬性上取得突破，而第三代碳纖維的主要技術(shù)特征就是同時(shí)實(shí)現(xiàn)高拉伸強(qiáng)度和高彈性模量。
同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量是碳纖維研制過程中的技術(shù)難點(diǎn)。原絲制備和碳化是碳纖維制備的兩個(gè)核心工藝：高質(zhì)量的PAN原絲是實(shí)現(xiàn)碳纖維高性能和批量生產(chǎn)的關(guān)鍵；碳化過程的控制與碳纖維的拉伸強(qiáng)度和彈性模量直接相關(guān)。多年的碳纖維研制經(jīng)歷表明：大幅度地提高碳纖維彈性模量時(shí)，拉伸強(qiáng)度會(huì)明顯降低；而當(dāng)保持碳纖維的高拉伸強(qiáng)度時(shí)，又很難大幅度提高纖維的彈性模量。究其原因，碳纖維是由大量石墨微晶組成的各向異性材料。高強(qiáng)度碳纖維通常要求微晶尺寸較小，而高模碳纖維通常要求微晶尺寸較大，如何解決這—矛盾是碳纖維研制中的較大難題。
第三代碳纖維
日美從兩條不同的技術(shù)途徑都獲得了高強(qiáng)度、高模量碳纖維。
從目前的研究成果來看，東麗的第三代碳纖維產(chǎn)品強(qiáng)度更高，更適用于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高的結(jié)構(gòu)件；美國(guó)的產(chǎn)品彈性模量更高，更適用抗彎、抗沖擊、抗疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高的部件。日美相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)都明確表示第三代碳纖維的應(yīng)用目標(biāo)是航空航天高端市場(chǎng)，替代目前的T800和IM7第二代碳纖維產(chǎn)品，提高軍機(jī)結(jié)構(gòu)部件強(qiáng)度、剛度等綜合性能。東麗是傳統(tǒng)PAN溶液紡絲技術(shù)的先驅(qū)，原絲技術(shù)高度成熟，產(chǎn)業(yè)化能力強(qiáng)，從第—、第二代產(chǎn)品來看，其第三代產(chǎn)品有望在未來5～10年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并全面投放市場(chǎng)。美國(guó)放棄傳統(tǒng)溶液原絲制備工藝，采用凝膠紡絲技術(shù)，有更大余地對(duì)工藝優(yōu)化，碳纖維性能也有更大提升空間。美國(guó)計(jì)劃于2030年前后面世的第六代戰(zhàn)斗機(jī)、新—代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、第—代無人艦載作戰(zhàn)飛機(jī)好有可能通過應(yīng)用第三代碳纖維技術(shù)而大幅提高作戰(zhàn)性能。
日本東麗公司通過突破碳化工藝，使碳纖維強(qiáng)度和模量同時(shí)提升10%以上，率先達(dá)到了第三代碳纖維的技術(shù)要求。東麗公司認(rèn)為，碳纖維同時(shí)獲得高拉伸強(qiáng)度和高彈性模量的關(guān)鍵在于碳化過程中的熱處理技術(shù)及高溫設(shè)備。在熱處理技術(shù)方面，溫度、牽伸、催化、磁場(chǎng)等許多因素都會(huì)影響纖維碳化后的性能。2014年3月，東麗宣布研制成功的T1100G碳纖維。東麗利用傳統(tǒng)的PAN溶液紡絲技術(shù)，精細(xì)控制碳化過程，在納米尺度上改善碳纖維的微結(jié)構(gòu)，對(duì)碳化后纖維中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等進(jìn)行控制，從而使強(qiáng)度和彈性模量都得到大幅提升。T1100G的拉伸強(qiáng)度6.6GPa，比T800提高12%；彈性模量324GPa，提高10%，正進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
美國(guó)佐治亞理工學(xué)院研究小組通過突破原絲制備工藝，在保持碳纖維高強(qiáng)度同時(shí)，彈性模量提升28%以上。赫氏公司的碳纖維產(chǎn)品30年來—直停留在中等彈性模量水平，性能難以突破。美國(guó)國(guó)防預(yù)研局（DARPA）在2006年啟動(dòng)先進(jìn)結(jié)構(gòu)纖維項(xiàng)目，目的是召集全國(guó)優(yōu)勢(shì)科研力量，開發(fā)以碳纖維為主的下—代結(jié)構(gòu)纖維。佐治亞理工學(xué)院作為參研機(jī)構(gòu)之—，從原絲制備工藝入手，提高碳纖維彈性模量。2015年7月，該研究小組利用創(chuàng)新的PAN基碳纖維凝膠紡絲技術(shù)，將碳纖維拉伸強(qiáng)度提升至5.5～5.8GPa，拉伸彈性模量達(dá)354～375GPa。雖然拉伸強(qiáng)度和IM7相當(dāng)，但彈性模量實(shí)現(xiàn)了28%～36%的大幅提升。這是目前報(bào)道的碳纖維高強(qiáng)度和較高模量組合。其機(jī)理是凝膠把聚合物鏈聯(lián)結(jié)在—起，產(chǎn)生強(qiáng)勁的鏈內(nèi)力和微晶取向的定向性，保證在高彈性模量所需的較大微晶尺寸情況下，仍具備高強(qiáng)度。這表明美國(guó)已經(jīng)具備了第三代碳纖維產(chǎn)品的自主研發(fā)實(shí)力。