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中国工程院院士蒋士成权威讲述中国纤维工业发展历程

2021-11-01 16:54 作者: 来源: 本站 浏览: 31次 字号:

摘要:   出品《新基建访谈》No。50   采访丁广胜   整理杨奥文   如今,碳纤维在制造业应用的技术不断进步,产业链不断完善,成本不断降低,规模不断扩大,为碳纤维在量产车型应用奠定良好的基础。   针对纤维材料发展现状和汽车轻量化发展等话题,中国工程院院士,我...

  出品《新基建访谈》No。50

  采访丁广胜

  整理杨奥文

  如今,碳纤维在制造业应用的技术不断进步,产业链不断完善,成本不断降低,规模不断扩大,为碳纤维在量产车型应用奠定良好的基础。

  针对纤维材料发展现状和汽车轻量化发展等话题,中国工程院院士,我国著名化纤工程设计与技术管理专家,首套国产化大容量聚酯装置的主要开发者,中国聚酯工业的开拓者蒋士成院士与《新基建访谈》进行了一次深入的交流。

  

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  蒋士成院士是历任原纺织部设计院副院长兼总工程师、原仪征化纤工业联合公司(现中国石化仪征化纤有限责任公司)副总经理、总工程师。现为中国石化仪征化纤有限责任公司正高级工程师、顾问。

  在蒋士成院士看来,我国的纤维材料发展态势良好,但仍有短板,在“十四五”期间的科技攻关中要补全短板,继续完善优势品种。

  此外,随着“双碳”目标的推进,要兼顾可持续的高质量发展。让资源高效的集中回收利用,不断发展技术,完善产业链,巩固领先地位。

  他非常看好碳纤维复合材料,碳纤维与金属混杂,建立特色标准,有望提升中国汽车轻量化水平,形成中国特色的汽车产业技术体系。

  蒋士成院士还表示,政策法规的支持和引导十分重要,在各个方面采取措施,把存量的废旧资源加快回收流通,才能够做出高质量的产品。

  谈高性能纤维:发展良好,未来有机遇也有挑战

  蒋士成院士表示,我国纤维工业从无到有、从有到大、从大到强,是一个逐步演变的过程。特别是近几十年来,在国家的科技规划发展和大力支持下,纤维新材料的需求不断增长,中国的高性能纤维有一个较显著的转变。

  如今,高性能纤维中量大面广的碳纤维,这是国家的战略物资,涉及到国防、航空、航天等方面。不过,高性能复合材料的原材料里面不单是碳纤维,它只是一个主要部分。一些高性能的高端材料由于封锁没办法进口,只能靠国内研发创新,一步步走过来。从实验室做中间试验,然后做工业化的事业,最后慢慢向产业化的社会化应用转变。可喜的是,碳纤维复合材料不仅用在国防上,在产业化、工程上的应用也非常广泛,风电发电对增强纤维、基体材料、复合材料要求都很高,靠玻璃纤维这一块的复合材料已经不能满足需求。而现在在“双碳”的目标下,清洁能源中风电占有一席之地,中国在全球风电发展中的速度非常快,这样也促进了化纤行业里高性能的碳纤维及其复合材料产业的快速发展。

  在蒋士成院士看来,我国发展的条件已经非常好了,但仍有短板。比如,高性能纤维里的一些更高质量、更高强度和更高模量的特殊品种和国外比还是有差距的。另外是某些品种的稳定性还没有达到国际水平,特别是国防尖端这方面,所以产品性能稳定性方面的偏差还有待于完善。随着下一步“十四五“时期的科技攻关,我们要把这块短板要补上去,继续完善优势品种。

  蒋士成院士表示,他相信在大概五到十年的时间里,高性能纤维可以很快地发展,从大到强。再一个是绿色发展,特别是“双碳”目标的大背景下,石油和煤是不可再生资源,资源会稀缺,价钱会慢慢涨上去。所以从可持续发展的角度来讲,我们需要转型发展,高质量发展。

  他进一步指出,作为绿色生产的过程,资源的可再生、可利用和可循环,目前我国做得还是不错的。而现在的关键是资源要怎么回收,也就是物流通道的问题。如何把老百姓废弃的材料收集起来,要考虑是采取什么办法能够让它集中回收。蒋士成院士相信今后会有一些政策,让这些资源高效的回收集中起来。当然,产业方面也要在技术上提高效率,能够以更低的成本做出更高质量的纤维材料。总体来讲,我们在部分方面已处于世界领先位置,但仍要进一步发展创新,巩固我们的领先优势,才能真正做到引领世界潮流。

  谈汽车轻量化发展:体现中国特色,建立系列标准

  蒋士成院士表示,当前,汽车发展已经到了新时代,不单是新能源汽车,实际上以后和信息电子这些方面高度融合的东西都需要智能化。当然汽车轻量化也有很多方案,仅材料来讲,包括高强钢、合金钢、还有铝合金、镁合金这些轻型材料,金属材料也是一个主攻的方向。

  他非常看好碳纤维复合材料,在非金属材料的领域里,碳纤维的复合材料有很好的发展前景,因为它轻质高强。从材料的性价比来看,比强度、比模量这些按单位重量来算的话,也是占绝对优势。当然,碳纤维的成本也相对较高,复合材料成本更高。还有一个是将来市场化的需求能不能接受,但随着科技进步,从纤维原材料的角度来看已经是大规模、标准化,而且是低成本化。

  碳纤维的产能增长的很快,但大丝束碳纤维、高模量碳纤维方面和国外可能还有一些差距,现在从纤维材料的原料来看,中国科研开发的起步和国外基本同步,特别在国家政策的大力支持下,我们生物质纤维的发展势头比较好。而农作物的秸秆、高粱杆、玉米杆之类的可再生生物资源,大概全国一年有7亿吨,量非常大,完全足够。当然可以是各种各样的综合利用,其中一部分做纤维材料的原料。但是,目前纤维材料的原料还是以淀粉为主,下一步用生物发酵菌的办法,使它糖化。

  现在有科研单位和企业正在开发研究,从技术来讲,有望实现产业化的突破。而这个技术已经列成山西省战略重点的一个产业。关键是成本质量将来是否能够满足市场需求,从而有竞争能力,这肯定是今后一个很重要的发展方向。

  今后来讲,蒋士成院士也非常看好生物质纤维,将来会是一个全新的纤维材料的革命。不用不可再生的石化资源,而是用生物资源来替代。随着今后的发展和对环境的要求,会朝着这条道路发展。有一个很可喜的生物制剂的聚酰胺,统称尼龙。中国开发了一个拥有自己知识产权,且很有竞争力的材料。现在在新疆和山东济宁,已经有五千吨到一万吨的规模。在新疆的乌苏已经建成了五万吨的原料基地和十万吨的物料聚合企业,已经刚刚投产。这些在生物质纤维方面很有亮点,可以体现中国特色,为全球的纤维产业做出中国贡献。

  谈材料强国:加快创新发展,补短板、强优势

  蒋士成院士表明材料有很多,金属材料,非金属材料,有机纤维材料等。应该说在通用纤维方面,包括差别化的、功能化的,我们已经处于世界领先地位,我们有好的基础和全产业链,又是最大的消费市场,还是出口市场,所以说企业没法竞争就都退出了。从这几个方面来看,应该说中国已经是不能替代的了。我们已有这样的优势但不能止步于此,因为市场需求在不断变化,对产品质量的要求更细化,可能要细分领域和市场。所以还需要在现有基础上加快创新发展,品牌的建设等等。我相信“十四五”的这个优势可以继续保持。特别是下一步,在机械化、自动化、智能化、网络化等方面还有提升的空间,可能上一个更新的台阶,甚至可以做到无人工厂。

  “高性能纤维只是一部分达到了世界先进水平,初步满足国防尖端以及产业发展的各行各业的需要,但还是要承认差距,补短板,要进一步提升提高质量,降成本等。关键是要加快应用开发,把后渠道打通,需求旺盛了以后,才能够形成一个可持续发展。高性能纤维方面发展的总趋势肯定是向好的。另外一个看好就是生物质纤维,生物质纤维应该说和国际是同步的,有的技术也处于领先,有的技术也还有差距,关键在“十四五”时期国家的支撑下,相信生物质纤维会有更快的发展,蒋士成院士非常看好这个领域。而且绿色的生产资源可再生、可循环、可利用要加快。”

  最后,蒋士成院士告诉《新基建访谈》,我们现在不缺技术,关键是要有政策法规的支持和引导。在各方面采取措施,把存量的废旧资源加快回收流通,才能够做出高质量的产品。