吉林青年团队突破35K碳纤维核心技术,点亮高端制造之光
News2026-05-09

吉林青年团队突破35K碳纤维核心技术,点亮高端制造之光

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从实验室到生产线:一场关于“一根丝”的硬核攻关

走进吉林化纤集团碳谷公司的车间,眼前是交织的银色丝线在精密设备间高速穿行。这些细如发丝的原丝,经过预洗、氧化、碳化等多重工序的锤炼,最终化身为被誉为“黑色黄金”的碳纤维。公司高性能车间副主任陈浩介绍,这种材料的相对密度不到钢的四分之一,强度却能高达钢的七到九倍,是名副其实的“新材料之王”。

近期,一支由24名青年组成的吉林碳谷“中国质量”35K碳纤维核心技术攻关团队,因其卓越贡献获得了中国青年五四奖章集体荣誉。他们的工作,聚焦于一个关键指标——“K值”。在碳纤维领域,“K”代表千根单丝,35K意味着要将三万五千根比头发还细的单丝,集束成一根性能均匀、稳定可靠的碳纤维,其技术难度不言而喻。

打破垄断:在性能与成本间寻找最佳平衡点

长期以来,大丝束碳纤维的市场和技术被国外企业主导。为了打破这一局面,提升国产材料的竞争力,这支青年团队在2016年组建之初,就将目标锁定在35K这个型号上。“与更粗的50K相比,35K生产效率更高;与更细的24K相比,它又更不易在生产中断裂。”吉林碳谷公司总经理陈海军解释了选择这一技术路径的初衷,“核心是在性能、效率和成本之间找到那个最优解。”

然而,创新之路布满荆棘。团队遇到的第一个“拦路虎”是名为“喷丝板”的核心部件。陈海军打了个生动的比方:制作碳纤维的原料聚合液如同面团,喷丝板就是那个将“面团”挤压成“筋道面条”的模具。其孔道的设计精度直接决定了最终丝束的质量。起初,团队尝试组合现有的小型喷丝板,但生产出的丝束强度和稳定性始终不理想。

为此,团队联合高校和专业厂商,开启了逆向攻关。他们泡在实验室里,结合生产实践与理论数据,对喷丝板的材质、孔道结构、工艺参数进行了一遍又一遍的调试与优化。经过大半年的努力,专门适用于35K碳纤维的新型喷丝板终于研发成功,为后续突破奠定了坚实基础。

精益求精:在显微镜下打磨“中国质量”

技术原理通了,并不意味着就能稳定量产。从实验室的样品到生产线上连续不断、性能一致的十万米丝筒,是另一场更为严峻的考验。质量管理处的于健强调:“实验室里做出一米合格品和生产线连续产出十万米合格品,完全是两个概念。每增长一米,出现毛丝、强度波动等问题的风险就多一分。”

团队面临着诸多琐碎却关键的挑战。例如,为了确保丝束在纺丝过程中顺畅成型,需要涂抹特制的油剂形成保护膜。但油剂用量多少为佳?纺丝车间副主任单鑫发现,过多会造成浪费并影响后续工序,过少则无法起到保护作用。他们结合吉林当地四季分明的气候特点,对油剂浸润工艺进行了反复微调,最终找到了最佳的平衡点。

更大的考验在于生产设备的稳定性。为了减少单丝在高速传动中的摩擦与断裂,团队对生产线进行了创造性改造,将关键辊筒的支撑方式从单向改为双向,并升级了设备材质。同时,他们推行“全系统清洁生产”,从聚合源头开始,在每一道工序设置过滤屏障,最大限度减少杂质引入,像呵护眼睛一样呵护着每一根单丝的纯净。于健回忆说:“投产初期,每次检测出指标波动,大家都心急如焚。但没人退缩,都在寻找解决办法。”如今,团队的底气越来越足:“哪怕拿着显微镜来挑毛病,我们也有信心。”

传承与超越:青春力量注入传统工业

碳纤维生产是技术密集型产业,培养一名成熟的操作工人往往需要两三年时间。如何让技艺传承,让人才扎根?吉林碳谷摸索出了一套独特的方法。

在生产车间,经常能看到老师傅郎学刚为年轻员工进行“手把手”教学。在一次模拟“缠辊”故障的应急演练中,只见值班长迅速报警,与同事抬起丝束辊,郎学刚眼疾手快,迎着转动的辊轮一刀斩断乱丝,整个过程不到十秒,生产线随即恢复正常。“处理这种突发状况,黄金时间往往只有十秒,这全靠平时的反复练习和经验积累。”郎学刚说道。

公司不仅依靠“师带徒”的言传身教,还通过班前会、微培训、劳动竞赛等形式,鼓励一线员工分享自己的“小窍门”,并将这些宝贵的实践经验系统梳理,固化为标准的操作规程。与此同时,智能化改造也在同步进行。各车间陆续加装了自动化预警装置,用“机器智眼”辅助人工,既提升了生产效率,也降低了劳动强度。以陈浩、王鹤霏为代表的一批90后、00后青年,正是在这样的环境中快速成长,逐渐成为研发与生产的中坚力量。

迈向深远海:国产碳纤维支撑绿色未来

傍晚,一批批包装齐整的35K碳纤维原丝从吉林碳谷装车出发,运往全国各地的下游企业。这些由青年团队心血凝结而成的黑色丝束,经过碳化及复合加工后,将变身为风电叶片的核心骨骼——主梁碳板。

此前,由吉林化纤集团联合东华大学等九家单位共同完成的科研项目已通过鉴定,实现了35K大丝束碳纤维在海上大型风机叶片应用的关键技术突破。这意味着,更轻、更强、更耐腐蚀的国产碳纤维复合材料,将有力地支撑起中国向深远海开发风电资源的雄心。目前,相关产品已与国内多家风电主机厂签订了长期供货协议,批量应用于全国多个风电场。

“一根丝,背后是万般心思。”陈海军总结道。这支年轻的团队,用持之以恒的奋斗将个人理想融入国家高端新材料发展的需求之中。他们的故事,不仅关乎一项技术的突破,更展现了中国青年产业工人在从制造大国迈向制造强国征程中的智慧、担当与匠心。未来,随着产业链的不断壮大,这支团队将继续向更高性能、更稳定的碳纤维产品发起挑战,力争在航空航天等更多高端领域实现碳纤维的国产化替代,让“中国制造”的基石更加牢固。