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[交流] 【独家专访】中南大学黄小忠教授畅言我国碳化硅纤维产业生态

SiC纤维及其制品性能优异，属于关键战略材料，国外长期对国内实行严密的技术封锁，国内供应商十分稀缺，仅有少数几家企业有少量供应。我国近几年加大了投入力度，目前在 SiC 纤维的产能上取得了阶段性的成果，但对于国内整体需求量来说仍然杯水车薪。

为了更好的了解碳化硅纤维的行业发展现状以及如何促进碳化硅纤维产业发展，《Carbontech Magazine》杂志副主编李彬彬特邀中南大学黄小忠教授，就碳化硅纤维及其复合材料的核心技术和应用拓展的关键问题进行深度探讨。

Q&A

黄老师您好，您在中南大学从事碳化硅纤维复合材料相关的研究工作，那最初是什么原因让您选择做这个方向？做了这么多年，您最大的感触是什么？

黄小忠教授：

我国从上世纪 70年代末开始开展碳化硅纤维研究，由国防科技大学我的博士生导师冯春祥教授(技术三级教授，享受少将待遇) 领衔，他也是我国“碳化硅纤维之父”，研究过程非常艰苦。我的博士研究主要做一种特种纤维（已实现产业化），但是当时也参与了一部分碳化硅纤维的研究工作。

我到中南大学之后，当时我国唯一能够提炼铍材料的企业——湖南水口山矿务局非常想开展铍材料深加工，他们的总经理唐明成与我讨论了一年时间，期间我提出含铍掺杂纤维研制，开始迈入掺杂碳化硅纤维研制这个方向，后来陆续得到中南大学自主科研项目、国家自然科学基金、 863 项目的支持。

做碳化硅纤维，我最大的感触就是要坚持不懈，持续努力，“但行己事，无问西东”，特别是针对国家战略核心材料产业化，需要十年、二十年，甚至于更久的时间，才有可能取得一定的突破。幸运的是我们碰上了最好的时代和机遇！

Q&A

碳化硅纤维相比于碳纤维而言，有哪些核心的优势？它的应用领域有哪些？

黄小忠教授：

碳化硅纤维和碳纤维的相同点都是具有高强度、高模量的陶瓷纤维。相比于碳纤维而言，碳化硅纤维核心的优势有以下几点：

1. 高温抗氧化性能

在高温空气或者有氧环境下，碳化硅纤维的抗氧化性能要比碳纤维强得多。现在碳化硅纤维国内能做到1200℃、1250℃这样子的高温抗氧化性能。日本能做到1500℃长时间耐温。

2. 绝缘性能良好

碳化硅纤维可以说是半导体级的或者说是绝缘级的高性能陶瓷纤维，这样其实可以应用到一些碳纤维应用不到的一些有绝缘要求的领域（碳纤维具有较好的导电性能）。

3. 性能更易调控

碳化硅纤维的先驱体聚碳硅烷（PCS），可以掺杂一系列的元素，使其制备出来的碳化硅纤维具有不同的性能，（可以）通过先驱体的调控可望获得渐变电阻率、雷达波吸收、高温透波等性能的功能化陶瓷纤维，碳纤维的掺杂相对有难度。

Q&A

我们都知道，日本除了碳纤维做的非常好，碳化硅纤维做的也很厉害，Nippon Carbon（日本碳公司）、GE 和赛峰集团合资的企业NGS 已经将碳化硅纤维供应给 CFM（用以开发 LEAP 飞机发动机）及GE（GE9X 发动机）。那国产的航空发动机碳化硅纤维有应用么？您觉得目前国内在这一块的应用上还有哪些问题？

黄小忠教授：

从 2017年两机专项启动到现在，已经过去了5年的时间，国内在陶瓷发动机部件 CMC（陶瓷基复合材料）这一方已经取得了突破性的进展。特别是今年1月1日，由西北工业大学研制的陶瓷基复合材料（CMC）整体涡轮盘在株洲成功完成了首次试飞验证，标志着我们航空发动机的关键技术又取得了一项重要突破。目前来看，CMC 整体涡轮盘效果非常不错，这也有利于推动陶瓷基复合材料部件在无人机 / 靶机上大规模应用。随着我国碳化硅纤维复合材料行业的快速发展，我们可以期待国产的航空发动机可以早日用上碳化硅纤维复合材料。

当然，行业目前还存在一些问题，主要是前期没有可供研究的高性能碳化硅纤维（国外对这部分产品是严格封锁的），基础研究太薄弱，但形势在迅速改善。近几年，随着福建立亚、湖南泽睿的碳化硅纤维制备工艺越来越成熟，国产高性能碳化硅纤维及其复合材料的相关研究及应用工作也取得了可喜的进步。

Q&A

炭 / 炭复合材料、碳化硅纤维增强复合材料都是比较好的热防护复合材料，那它们之间的主要性能区别在哪里？应用领域会有重叠么？

黄小忠教授：

炭 / 炭复合材料在热防护领域已经展现出了非常大的应用前景和方向，在光伏以及航空航天领域也已经有了非常好的应用。而碳化硅纤维复合材料则是应用到抗氧化性能要求更高的一个细分市场。

目前 CMC 复合材料价格还是比较贵的，只能在部分高端领域有应用。随着碳化硅纤维价格的降低，将来也会有越来越多的市场应用。

Q&A

您做了这么多年的碳化硅纤维相关研究，那对于我国碳化硅纤维行业发展，您有什么样的意见和建议？

黄小忠教授：

碳化硅纤维不像我国碳纤维行业发展历史，碳化硅纤维在公开的场合得到的信息非常的少，壁垒很高，现有的几个碳化硅纤维龙头企业聚集了专业人才、设备、资金优势，可以引领行业发展。

湖南省和中南大学非常重视碳化硅纤维行业发展，2020 年中南大学在黄伯院士建议下，成立了中南大学碳化硅纤维复合材料研究所，2022 年湖南省批准设立湖南碳化硅纤维研究院有限公司，开展碳化硅纤维前沿基础、应用基础研究、产业共性关键技术研发、科技成果转移转化以及研发服务等，着力突破碳化硅纤维关键技术，提升纺丝、热工装备加工精度、控制水平和稳定性，实现碳化硅纤维的连续化、规模化生产，推动碳化硅纤维及其复合材料的广泛应用，对实现碳化硅纤维的自主可控具有重要战略意义,前景远大。

另外，建议做好碳化硅纤维的产业生态，也呼吁国内对碳化硅纤维产业应用有兴趣的，可以来长沙发展，湖南省成立了以付省长为链长的碳基产业链。目前长沙有非常好的基础，无论是人才、设备、相关的企业，还是下游的应用需求，长沙都可以满足，期待我国的碳化硅纤维做到世界级水平。

本内容为《Carbontech Magazine》杂志原创内容，如需转载请联系平台工作人员授权！

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1楼 2022-05-25 08:40:09

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JeromeXu2楼

2022-05-25 08:41 回复

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tzynew3楼

2022-05-25 11:11 回复

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