Augstas veiktspējas{0}}šķiedras ir galvenā jauno materiālu nozares sastāvdaļa. Tie ir stratēģiski materiāli Ķīnas ķīmisko šķiedru sektoram. To attīstība ietekmē valsts ekonomiku un stratēģisko drošību. Pēdējo desmitgažu laikā ar valdības, uzņēmumu, pētniecības institūtu un nozares asociāciju atbalstu Ķīna ir koncentrējusies uz kritiskām tehnoloģijām, paplašinājusi pakārtotās lietojumprogrammas un veicinājusi nozares mērogu, tehnisko progresu un sistēmu attīstību. Šie centieni ir samazinājuši gandrīz 30 gadu ilgo atšķirību no attīstītajām valstīm, panākot sasniegumus un ievērojamus rezultātus.

Pašlaik vietējā oglekļa šķiedra veido aptuveni 28% no globālās produkcijas, aramīda šķiedras - aptuveni 23%, bet īpaši -augstas-molekulārās -polietilēna (UHMWPE) šķiedras - aptuveni 66%. Kopumā Ķīna ir kļuvusi par vienu no labākajām valstīm ražošanas apjoma un pielietojuma diapazonā. Oglekļa šķiedru, aramīda šķiedru, UHMWPE un bazalta šķiedras ražošana ir pasaules trijniekā, un galvenie produkti sasniedz progresīvu globālo līmeni tehnoloģiju, produkcijas un kvalitātes ziņā.

Vietējo augstas veiktspējas šķiedru straujā attīstība{0}}paaugstina ražošanas konkurētspēju un veicina kosmosa, aizsardzības, vēja enerģijas, civilās inženierijas, vieglo automobiļu un kuģniecības inženieriju attīstību.

1. Pastāvīga nozares mēroga paplašināšanās

2021. gadā Ķīnas kopējā augstas veiktspējas{1}}šķiedru jauda sasniedza aptuveni 195 000 tonnu, saražojot 102 000 tonnu. Oglekļa šķiedras, aramīda šķiedras, UHMWPE un nepārtrauktas bazalta šķiedras ražošana pārsniedza 10 000 tonnu katra. Oglekļa šķiedras izlaide sasniedza 29 000 tonnu, aptverot augstas-stiprības, vidējas{13}}modulus, augstas{14}}modulus un īpaši -augstas{16}}modulu kategorijas (ekvivalents T300, T700, T800, T1000, M4, 0,5 M. 5 J u.c.).

Citas šķiedras, piemēram, polifenilēna sulfīds (PPS) un politetrafluoretilēns (PTFE), ir nepārtraukti attīstījušās, savukārt poliētera ētera ketons (PEEK), silīcija karbīds, poli(p{0}}fenilēnbenzobisoksazols) (PBO) un pilnībā aromātiskās poliestera šķiedras ir piedzīvojušas jaunu progresu galvenajās ražošanas tehnoloģijās.

2. Būtisks tehnoloģiju un aprīkojuma uzlabojums

Ir uzlabojies augstas veiktspējas-šķiedru tehniskais līmenis, uzlabojot šķiedru kvalitāti, produktu diferenciāciju un ražošanas stabilitāti.

a. Oglekļa šķiedra
Ķīnā tagad ir trīs prekursoru ražošanas sistēmas: DMSO, DMAc un NaSCN. Sausā-vērpšana ar strūklu un mitrās vērpšanas procesi tiek pakāpeniski optimizēti, uzlabojot ražošanas efektivitāti. Galvenās tehnoloģijas ir attīstījušās no T300 industrializācijas līdz T700, T800, 24k oglekļa šķiedrām un sasniegumiem T1000, T1100, M55J, M60J un 48k tauvas šķiedrās. Salīdzinot ar Japānas Toray, Ķīnas DMSO{13}}sērijas oglekļa šķiedras aptver gandrīz visas līdzvērtīgās kategorijas.

b. Organiskās augstas veiktspējas{1}}šķiedras
Para-aramīda ir sasniegusi tūkstoš-tonu industrializāciju. Augstas-stiprības un augsta-modula para{5}}aramīds tagad tiek ražots iekšzemē un pārbaudīts individuālajos aizsardzības līdzekļos. Militārajām ķiverēm ir pieejami krāsaini para-aramīda pavedieni un īpaši-augstas-stiprības šķiedras (ekvivalents Kevlar KM2).

UHMWPE šķiedrām ir uzlabota augsta izturība, augsts modulis, smalkais denjērs, karstumizturība un šļūdes izturība. Ir izstrādātas arī jaunas šķiedras-specifiskas sveķu tehnoloģijas.

Poliimīda šķiedras ir attīstījušās polimēru sintēzē, šķiedru veidošanā, pēc-apstrādē un iekārtās, radot augstas-karstuma, karstuma-krāsošanas un augstas-stiprības augstas{4} moduļu sērijas dažādos denieros. PPS šķiedras tagad piedāvā smalkus denjē produktus (1,1 dtex) precīzākai augstas temperatūras{7}}filtrēšanai. PTFE šķiedru ražošanas inovācijas uzlabo filtrēšanu un izturību, ļaujot izmantot daudzslāņu filtru materiālu rūpniecisko emisiju kontrolei.

c. Neorganiskās augstas veiktspējas{1}}šķiedras
Nepārtrauktās bazalta šķiedras ir sasniegušas augstu -stiprību, augstu-moduli un sārmu-izturību. Krāšņu simulācija un optimizēta konstrukcija uzlabo ražošanas efektivitāti un samazina izmaksas. Nepārtrauktās silīcija karbīda šķiedras ir attīstījušas otrās paaudzes{5}} industrializāciju, un tās tiek testētas kosmosa dzinējos un kodolenerģijas komponentos.

d. Šķiedras iekārtas
Galvenās iekārtas poliimīda, UHMWPE, oglekļa šķiedras un aramīda šķiedras ražošanai ir izstrādātas un modernizētas vietējā mērogā, un vienas līnijas jauda pārsniedz 300 tonnas gadā UHMWPE un 3000 tonnu oglekļa šķiedras līnijām. Iekšzemē ražotas līdz 1000 mm platas grafīta krāsnis, nodrošinot neatkarību no ārvalstu tehnoloģijām.

3. Uzlabotas produktu lietojumprogrammas

Sadzīves augstas veiktspējas{0}}šķiedras tiek plaši izmantotas aviācijā, aizsardzībā, vēja enerģijā, civilajā inženierijā, automobiļu rūpniecībā, dzelzceļā, jūrniecībā, sakaros, aizsargaprīkojumā, vides aizsardzībā un sportā.

2021. gadā kopējais iekšzemes patēriņš sasniedza 149 000 tonnu:

Oglekļa šķiedra: 62 300 tonnas (46,5% iekšzemes), galvenokārt vēja turbīnu lāpstiņām (22 500 tonnas).

Aramīda šķiedra: 26 000 tonnu, ar pastāvīgu pieprasījumu pēc izolācijas, ugunsizturības un ložu necaurlaidības.

UHMWPE: 25 000 tonnu, audzēšana virvēs, griešanas-izturīgi cimdi un patēriņa tirgi.

Poliimīda{0}}aizsargaudumi tiek izmantoti meža un policijas aizsargtērpos.

4. Inovāciju platformas

Ķīna ir izveidojusi pētniecības un attīstības platformas, kas aptver fundamentālo izpēti, kritiskās tehnoloģijas un lietojumprogrammu demonstrācijas, piemēram, Nacionālo oglekļa šķiedru inženierijas tehnoloģiju pētniecības centru un Nacionālo aramīda inženierijas tehnoloģiju centru. Tādas universitātes kā Pekinas Ķīmiskās tehnoloģijas universitāte, Shandong University un Donghua University sadarbojas ar nozari, lai risinātu galvenās tehnoloģijas.

Nacionālais uzlabotās funkcionālās šķiedras ražošanas inovāciju centrs, kas izveidots 2019. gadā, paātrina nozares uzlabojumus un ilgtspējīgu attīstību.

5. Politikas atbalsts

Politika kopš 2000. gadiem, tostarp "13. piecgadu plāns" zinātnei, stratēģiski jaunām nozarēm un jauniem materiāliem, ir atbalstījusi augstas veiktspējas šķiedru izstrādi. Militārie un aizsardzības lietojumi saņem īpašu finansējumu, veicinot pētniecību, industrializāciju un ieviešanu tirgū.

6. Ekonomiskā un sociālā ietekme

Vietējā augstas veiktspējas{0}}šķiedru ražošana izjauc ārvalstu monopolus, palielina ražošanas konkurētspēju un atbalsta kosmosa, aizsardzības, vēja enerģijas, būvniecības, autobūves, jūras un vides lietojumus.

Piemēram, transportlīdzekļa svara samazināšana par 100 kg samazina CO₂ emisijas par 5 g/km, un par 20% vieglākas lidmašīnas samazina CO₂ ikgadējo emisiju par 140 tonnām. Oglekļa šķiedras atbalsta arī zaļās enerģijas lietojumus fotoelementu, vēja un ūdeņraža enerģijā.

Augstas veiktspējas{0}}šķiedras ir būtiskas Ķīnas ražošanas un augstas kvalitātes{1}}attīstības stratēģijai. Paredzams, ka līdz 2025. gadam vietējā pētniecība, izstrāde un ražošana sasniegs starptautisku līmeni ar daudzveidīgiem produktiem, mērogojamu jaudu un neatkarīgu galveno aprīkojumu.

Nozare koncentrēsies uz augstas -veiktspējas, zemu-izmaksu un stabilu masveida ražošanas tehnoloģijām, veidojot pilnīgu ekosistēmu “projektēšana–ražošana–novērtēšana–verifikācija”. Tas paplašinās pielietojumu aizsardzībā un galvenajās ekonomikas nozarēs, stiprinot Ķīnas tehnoloģisko neatkarību.

Avoti: High{0}}Tech Fibers and Applications, China Society for Composites, Mechanical Engineering Materials (daļējs saturs no tiešsaistes avotiem).