陶瓷纤维是干什么用的


陶瓷纤维是干什么用的  

碳化硅作为耐火材料的广泛应用早已深入人心,特别是在传统领域,其身影屡见不鲜。随着大功率电子器件的发展,碳化硅半导体在全球范围受到广泛关注,这得益于第三代半导体的崛起。在一个相对小众的领域,已经默默研究发展了30余年,那就是具有极高应用价值的碳化硅纤维。

说到特种纤维,人们首先会想到碳纤维。作为树脂材料的增强体,碳纤维增强树脂(CFRP)具有出色的综合性能,在多个领域如导弹、空间平台和运载火箭等都具有巨大潜力。

尽管碳纤维拥有高强度和高韧性,但在耐温性方面却有一定限制。相比之下,碳化硅纤维在极端条件下也能保持出色的性能。其特点包括耐高温、抗氧化、高强度、高模量以及高化学稳定性,因此在尖端科技领域,如发动机热端结构件,碳化硅纤维是首选材料。

碳化硅材料从形态上主要分为晶须和连续碳化硅纤维两种,用作增强体。晶须是单晶,具有优秀的抗高温性能和强度,主要用于需要高温高强应用材质的增韧场合,如航天材料和高速切削刀具等。

连续纤维则是采用先躯体转化法生产的长丝,具有高强度、高模量及高抗氧化性能,是制备耐高温复合材料的理想增强体。我国在上世纪80年代就看到了碳化硅纤维的巨大应用价值,并开始进行相关研究。经过多年的努力,已经实现了第一代SiC纤维的工业化生产,打破了国外对该类军事敏感材料的技术和产品垄断。

由于第一代SiC纤维存在氧含量高的问题,其长期使用温度受到限制。为此,相关大学开展了第二代SiC纤维的关键技术攻关,并掌握了具有自主知识产权的第二代连续SiC纤维工程化制备技术。为了满足国内市场需求,该大学与九江中船仪表有限责任公司合作,筹建了子公司宁波众兴新材料科技有限公司,建设第二代连续碳化硅陶瓷纤维产业化线。

目前,全球仅有日本和能够批量提供通用级和商品级的SiC纤维。而宁波众兴新材料科技有限公司已经走在世界前列,生产的连续SiC纤维批量化长度可达1000m,主要用于航空、航天、核工业等领域。虽然SiC纤维价格昂贵,但其优良性能使得一些特殊应用领域愿意为其支付高额成本。

除了连续碳化硅纤维,晶须和短纤维也作为一种值得尝试的应用方式出现在市场中。可以预见,未来我国的SiC纤维研发将进入快速发展阶段,一方面加速第二代、第三代SiC纤维的产业化进程,降造成本,推动其在航空航天领域的大规模应用以及民用、核能等领域的使用;功能化SiC纤维的研发也将呈现百花齐放的格局,围绕特殊应用领域开发专用SiC纤维。

自主创新是实现多品种连续SiC纤维高性能、低成本规模应用的关键。克服技术难关,将国外垄断的最尖端领域的材料国产化并产业化是一条漫长而艰苦的道路,但我们的科研团队和高新技术企业如宁波众兴新材料科技有限公司等,必将携手并进,共同攻克难关!

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