巧设计新工艺双降成本 “湘字号”碳纤维复合材料升级交电装备

碳纤维复合材料

　　巧设计新工艺双降成本
　　“湘字号”碳纤维复合材料升级交电装备
　　湖南日报3月18日讯 (记者 胡宇芬 通讯员 何莉娜 何安安) 长沙地铁2号线运行的16列列车采用了不少纤维增强复合材料部件，其车头采用的碳纤维增强树脂基复合材料泡沫夹芯结构，强度增加的同时可减重35%，制作周期也缩短为原来玻璃纤维司机台的2/3。在今天省科技厅组织的专家验收会上，由国防科技大学牵头承担的省科技重大专项“交电装备用碳纤维复合材料关键技术研究及产业化”通过了验收。
　　树脂基复合材料的最大特点是轻质、高强，可设计性强。碳纤维复合材料则是树脂基复合材料中的佼佼者，比强度(强度/密度)是高强钢、铝合金等传统金属材料的2-3倍，以至有“比头发软，比钢铁硬”的说法。尽管碳纤维复合材料在轨道交通、风电装备等诸多领域有广阔的应用前景，但由于材料成本和工艺成本都高，一般多用于航空航天领域。
　　如何降低碳纤维复合材料制备成本?在首席专家、国防科技大学肖加余教授的带领下，项目组通过优化设计出效益，采用碳纤维/玻璃纤维混杂增强结构，确保增刚度、增强度、减重量的基础上减少碳纤维用量。同时，研发了新型液相浸渍技术，解决了大厚度碳纤维结构件低成本制备难题。
　　我国陆地超过50%的风资源属于低风速资源，要捕捉到更多的风能，必须加长叶片。但是，叶片越长，变形越大，传统的玻璃纤维复合材料无法胜任，必须请来碳纤维复合材料增大刚度。应用专项技术，时代新材在国内率先制备了厚40mm、宽500mm、长40m的大型复合材料风电叶片主梁，使国内同型号叶片总重减轻30%。与国际上同类碳纤维叶片相比，在性能相当的前提下，碳纤维叶片总成本下降16%左右，市场竞争力明显提升。目前，时代新材批量生产的风电叶片最大尺寸已达59.5米。
　　据悉，项目实施期间，共获得授权国家发明专利12项，实用新型专利5项。相关复合材料交电产品在国内8个大型风场、5条地铁线和2条省内高压输电线上得到应用，三年累计销售收入超过24亿元，实现利税过6亿元。

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