芳纶纸,因其卓越的性能被广泛应用于国防军工、航天航空等多个领域的特殊材料,然而这种材料的制造技术曾长期被美国和日本垄断,让我们不得不以高昂的价格进口。
但成本仅20元的芳纶纸,美国却卖给我们2800元,每年更是从中赚走数十亿,那么这张看似普通的“纸”,隐藏着怎样的秘密?它又在我国的发展中起到了怎样的作用?
芳纶纸的发展
芳纶纸,又称聚芳酰胺纤维纸,是一种由芳纶短纤维和芳纶沉析纤维制成的特殊纸张。
它不仅具有出色的机械性能,如高强度、高韧性,还能在极端环境下保持稳定,如耐高温、耐化学腐蚀等。
这些特性使得芳纶纸成为制造防弹衣、飞机部件、高铁和地铁的关键材料。
然而由于技术门槛高,这使得芳纶纸的制造技术一直被美国杜邦公司和日本东丽公司等少数企业掌握,形成了全球垄断格局。
芳纶纸的发展可追溯至20世纪60年代,当时美国杜邦公司最早在20世纪70年代,率先研发出了芳纶纸技术。
并引领了芳纶纸基材料的发展方向,凭借其技术优势迅速垄断了全球90%的市场份额。
杜邦公司的芳纶纸产品性能指标高、品种丰富,长期占据全球芳纶纸市场的主要份额?。
芳纶纸的应用
经过数十年的技术积累与创新,芳纶纸的生产工艺不断优化,产品性能也日益提升,所以目前的芳纶纸,主要分为间位芳纶纸和对位芳纶纸两种类型。
间位芳纶纸由聚间苯二甲酰间苯二胺纤维制成,具有高强度、低变形、耐高温等特性,广泛应用于国防、航天、高铁等领域。
而对位芳纶纸则由对位芳纶短纤维和对位芳纶沉淀纤维为原料制成,同样具备出色的机械性能和化学稳定性。
芳纶纸因其高强度、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的电绝缘性能而备受青睐,广泛应用于多个行业,包括航空航天、汽车工业、电子工业和军事领域。
它不仅具有出色的机械性能,甚至还能在极端环境下保持较为稳定的状态,比如耐高温的状况,以及化学腐蚀。
并且经UL认证,芳纶纸的耐温等级高达210℃,能有效保护电路免受电击和其他电磁干扰。
同时也是由于其轻质性、高强度和耐高温性的特性,使得芳纶纸被用于制造航空发动机零部件、导弹外壳及其他关键结构材料。
据国外资料显示,在宇宙飞船的发射过程中,每减轻1公斤的重量,意味着降低100万美元的成本。
因此,芳纶纸的使用不仅提高了飞行器的性能,还显著减少了燃料消耗和发射成本。
这些特性使得芳纶纸成为制造防弹衣、飞机部件、高铁和地铁的关键材料。
而凭借这一技术优势,杜邦公司不仅抬高了芳纶纸的价格,还限制了中国的使用范畴,每年中国需要花费高达195亿元进口芳纶纸,但美国卖给我们的却是一些早已淘汰的落后型号。
但是这些低级的芳纶纸只能用于民用生产,根本无法满足高精尖的军事和太空领域的需求。
打破垄断
同时随着国内制造业的快速发展和对高性能材料的需求增加,我国在芳纶纸方面的供不应求,使得发展逐渐的陷入到了困境之中。
面对美国在芳纶纸方面,对我们的技术垄断和价格剥削,中国的科学家们选择开始自主研发芳纶纸技术?,力求打破美国的垄断。
南理工大学的胡健教授和陕西科技大学的张美云教授等科研团队,毅然决然地走上了自主研发芳纶纸的道路。
张美云教授在造纸专业的基础上,转而研究高分子材料,最终选择了成功率较高的“热压成型”技术。
经过无数次的实验和失败,她带领团队前前后后提供了17个批次的小样,终于在2017年获得了“国家科技进步奖二等奖”。
胡健教授的团队同样不甘示弱,他们历经十年艰苦努力,不断进行各种实验,画了几千张工程纸,终于在2018年成功自主研制出了中国第一批芳纶纸。
这一突破不仅宣告了中国终结了美国和日本的技术垄断,还为我国每年节省了至少10亿元的开支。
民士达等公司通过自主研发,成功打破了国外技术垄断,实现了芳纶纸的规模化、稳定化生产?,成为了 全球芳纶纸市场的重要参与者?。
作为全球芳纶纸市场的第二大供应商,民士达的产品技术达到国际先进水平,产品型号齐全,全球市场占有率约为10%,仅次于美国杜邦?。
目前全球芳纶纸制造商中,虽然美国杜邦公司仍占主导地位,但民士达等中国企业的市场份额也是在逐步提升?的状况。
芳纶纸在我国的发展中的作用
芳纶纸在国防军工领域的应用最为突出,其高强度、低重量和优异的抗冲击性能,使其成为制造防弹衣、头盔等防护装备的理想材料。
相比传统的金属陶瓷防弹材料,芳纶纸不仅减轻了装备的重量,还显著提高了防护能力。这不仅提升了士兵的机动性和作战效率,还增强了战场生存能力。
在现代战争中,轻量化和高性能的防护装备是提升军队战斗力的关键因素。
在飞机制造中,芳纶纸蜂窝芯材被用于制造雷达罩、壁板、舱门和地板等结构件,极大地提升了飞机的结构性能和轻量化水平。
芳纶纸在电力电气和轨道交通领域的应用也不可忽视,其优异的绝缘性能和耐高温特性,使其成为制造电工绝缘材料的理想选择。
在高速列车和地铁轻轨的牵引电机和变压器中,芳纶纸的应用提高了设备的运行效率和可靠性,可以说芳纶纸在我国的发展中起到了不可替代的作用。
结语
从国防军工到航空航天,再到电力电气和轨道交通,芳纶纸的应用推动了我国科技进步和产业升级,为我国现代化建设提供了重要支持。
而随着技术的不断进步和应用领域的拓展,芳纶纸在未来也将继续在可持续发展中,发挥出更大的作用,为各行业的发展提供坚实支持。
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信源:
《刀割不破、车轧不扁、500℃明火点不着!这是什么神奇材料?》——环球网
《广东电网申请一种芳纶复合绝缘纸相关专利,能显著降低生产成本》——金融界
《民士达:聚焦芳纶纸 打造航空航天、军工装备核心供应商》——中国财富网