中國粉體網(wǎng)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)過艱苦的探索，于1991年建成了國內(nèi)第一條連續(xù)碳化硅纖維實驗生產(chǎn)線。在國內(nèi)，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(chǎn)品出口限制。我國開始了艱苦攻關，自主研發(fā)的SiC纖維產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)了關鍵核心裝備自制，成為國內(nèi)首家實現(xiàn)連續(xù)碳化硅纖維生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)十噸級第二代連續(xù)碳化硅陶瓷纖維產(chǎn)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(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

至此，連續(xù)SiC纖維在產(chǎn)品種類、性能和產(chǎn)量上已有大幅進步，尤其是第二代SiC纖維已經(jīng)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(chǎn)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(nèi)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(tǒng)的工程化關鍵技術攻關，盡快實現(xiàn)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(chǎn)業(yè)化能力稍弱；另一方面，國內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(nèi)，將一步步實現(xiàn)系列化SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)狀及發(fā)展方向

江洪等.碳化硅纖維國內(nèi)外研究進展