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  一根僅有頭發(fā)絲十分之一粗細(xì)的高性能碳纖維，拉伸強(qiáng)度卻可以達(dá)到鋼的7~9倍，而比重僅有鋼的四分之一，在幾千度的高溫下，別的纖維早已化為灰燼，它卻紋絲不動(dòng)，這樣神奇的纖維，成為了當(dāng)今航空航天、國防軍用、建筑、交通、體育休閑等領(lǐng)域的“香餑餑”。

  東華大學(xué)材料學(xué)院陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司多年攻關(guān)，突破干噴濕紡千噸級(jí)高強(qiáng)/百噸級(jí)中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維的批量供應(yīng)，填補(bǔ)了國內(nèi)以干噴濕紡工藝為代表的高性能碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的空白，打破了國外高性能碳纖維企業(yè)在中國市場的長期壟斷，該項(xiàng)目榮獲2017年度國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

瞄準(zhǔn)碳纖維研究這件事

  從1982年畢業(yè)留校工作至今，陳惠芳就瞄準(zhǔn)了碳纖維研究這件事，她說：“要讓中國高性能碳纖維更‘強(qiáng)’�！闭劶斑@份執(zhí)著，陳惠芳告訴記者，高性能碳纖維是個(gè)好東西，但是碳纖維研發(fā)投入高、周期長，核心技術(shù)又長期被日、美等國嚴(yán)密封鎖，我國碳纖維市場長期處于進(jìn)口產(chǎn)品壟斷狀態(tài)，高昂的進(jìn)口價(jià)格和嚴(yán)苛的技術(shù)封鎖嚴(yán)重制約著我國碳纖維的發(fā)展。高性能碳纖維的研發(fā)能力如何，直接關(guān)系到國與國之間的競爭實(shí)力�！拔揖筒幌嘈旁壑袊嗽觳怀龈哔|(zhì)量的高性能碳纖維！”懷著樸素的愛國情懷，陳惠芳憑著一股勁兒，全身心投入到高性能碳纖維的研究事業(yè)中。

  從上世紀(jì)80年代至今，東華大學(xué)一代又一代的材料人圍繞國家對高性能纖維與復(fù)合材料的迫切需求，海、陸、空全面出擊，持續(xù)系統(tǒng)展開科研攻關(guān)。從創(chuàng)建新中國第一個(gè)“化學(xué)纖維”專業(yè)的錢寶鈞教授到潛心攻克高純航天粘膠基碳纖維難題的潘鼎教授，一代代東華材料人始終堅(jiān)持用科研服務(wù)國計(jì)民生，如今這個(gè)接力棒交到了陳惠芳手上，任重而道遠(yuǎn)。

  陳惠芳帶著自己的科研團(tuán)隊(duì)迎難而上，幾十年如一日，滿腔熱情地投入到高性能碳纖維的自主研發(fā)上去。功夫不負(fù)有心人，陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司通過不斷摸索、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于突破了制備高性能碳纖維的先進(jìn)技術(shù)——干噴濕紡。干噴濕紡工藝被認(rèn)為是今后碳纖維生產(chǎn)的主流工藝，但也是碳纖維行業(yè)公認(rèn)的難以突破的紡絲技術(shù)，目前在國際上僅有日本的個(gè)別公司掌握這一工藝。這一關(guān)鍵技術(shù)的突破使得紡絲速度可以達(dá)到400m/min以上，紡絲速度是傳統(tǒng)濕法紡絲的5倍，同時(shí)還開發(fā)出干噴濕紡原絲快速預(yù)氧化技術(shù)，有效縮短了預(yù)氧化時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率。干噴濕紡關(guān)鍵技術(shù)突破后，開發(fā)了均質(zhì)聚合系統(tǒng)、高效環(huán)保脫單、穩(wěn)定干噴濕紡、節(jié)能預(yù)氧化的成套技術(shù)，最終我國首個(gè)采用干噴濕紡工藝的千噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，制備出的碳纖維產(chǎn)品性能與國際同類產(chǎn)品相當(dāng)。如今，隨著技術(shù)的不斷革新改進(jìn)，該條生產(chǎn)線每年能生產(chǎn)近5000噸原絲和2000噸碳絲，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化并批量供應(yīng)市場，極大促進(jìn)了國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

產(chǎn)學(xué)研擰成一股繩

  “我們做的只是實(shí)驗(yàn)室的一件小事，在實(shí)驗(yàn)室把基礎(chǔ)理論研究做通做透，攻克技術(shù)難題，高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化的大事要交給企業(yè)去完成，去給社會(huì)創(chuàng)造更大效益！”對于干噴濕紡這一關(guān)鍵技術(shù)的突破，陳惠芳輕描淡寫地說道，她說自己只是做了科研人員該做的事，從實(shí)驗(yàn)室到市場的“最后一公里”需要有擔(dān)當(dāng)有實(shí)力的企業(yè)去打通。而在此次國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)評(píng)審的答辯中，項(xiàng)目第一完成單位、中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司的董事長張國良則把這份榮譽(yù)歸功給了學(xué)校：“企業(yè)產(chǎn)業(yè)化的突破離不開東華大學(xué)老師們的基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)攻克。”正是這樣的緊密合作和協(xié)同創(chuàng)新，讓企業(yè)和學(xué)校緊緊地“抱”在一起，產(chǎn)學(xué)研擰成一股繩，勁往一處使，合力攻克高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化的各項(xiàng)技術(shù)難題。

  在關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的過程中，陳惠芳帶著科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)常往返于上海、連云港兩地，在連云港企業(yè)車間的生產(chǎn)線上緊盯每一道工序。從實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)突破到產(chǎn)品工業(yè)化還是有區(qū)別的，一些實(shí)驗(yàn)室里的小問題一旦擺到生產(chǎn)線上就會(huì)被放大。整個(gè)碳纖維的生產(chǎn)，從前到后，中間控制的有三千多個(gè)工藝點(diǎn)，每一個(gè)工藝點(diǎn)都要進(jìn)行嚴(yán)格穩(wěn)定的控制，哪個(gè)工藝點(diǎn)參數(shù)發(fā)生了變動(dòng)，碳纖維質(zhì)量馬上就不行了。在機(jī)器聲轟鳴的車間，陳惠芳科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)工作人員協(xié)同合作，不斷調(diào)試方案和關(guān)鍵技術(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)問題就地解決。

  記者了解到，東華大學(xué)依托纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等13個(gè)國家和省部級(jí)基地，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，自2009年起，東華大學(xué)—中復(fù)神鷹碳纖維工程技術(shù)中心、東華大學(xué)—中復(fù)神鷹碳纖維工程研究中心、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站科研基地、鷹游集團(tuán)碳纖維博士后科研工作站科研基地等協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)陸續(xù)成立，學(xué)校和企業(yè)在多項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目中，共同申報(bào)及承擔(dān)科研任務(wù)，充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢，為推進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供強(qiáng)有力的科技支撐和堅(jiān)實(shí)保障。

做科研需要有拼勁

  科學(xué)研究沒有捷徑，在高性能碳纖維的研究道路上，陳惠芳帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)穩(wěn)扎穩(wěn)打，幾十年的研究生涯里，做過成千上萬次實(shí)驗(yàn)，失敗過無數(shù)次，但是從沒有想過放棄，因?yàn)橐坏┓艞�，所有的努力都白費(fèi)了�！瓣惱蠋熥隹蒲姓娴暮芷�！”談及陳老師做科研的那股勁，科研團(tuán)隊(duì)里最年輕的博士后巨安奇連連感嘆，他告訴記者，陳惠芳老師經(jīng)常和團(tuán)隊(duì)成員撲在科研實(shí)驗(yàn)第一線。大夏天，在沒有空調(diào)的高性能碳纖維工程基地，穿著工作服進(jìn)去沒一會(huì)兒就濕了一身的汗，陳老師帶著他們一干就是一整天。由于原絲的紡絲過程中不能夠間斷，而且需要四五個(gè)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)排除紡絲過程中的問題，有時(shí)候完成一次實(shí)驗(yàn)就要從一大早忙到凌晨一兩點(diǎn)，陳老師從來沒喊過苦喊過累，她說一想到紡絲紡得好、工藝有突破，心里別提多開心了，哪還記得那些苦啊。陳老師做科研的這股拼勁也影響著團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人，大家把寒暑假、節(jié)假日能擠出來的時(shí)間都花在了反復(fù)實(shí)驗(yàn)和研究中，這樣的精神頭搞起科研來哪里還有克服不了的難關(guān)。

  雖然科研過程中難免遇到不少“攔路虎”，但是天性樂觀的陳惠芳始終堅(jiān)信一定能夠啃下高性能碳纖維研制這塊“硬骨頭”。談及研究初期有限的硬件條件，陳惠芳這樣說道：“沒有條件我們自己創(chuàng)造條件搞科研！”在當(dāng)初摸索干噴濕紡這個(gè)技術(shù)時(shí)，陳惠芳和團(tuán)隊(duì)成員利用一臺(tái)廢舊的單絲強(qiáng)力儀的螺桿改造出一臺(tái)單孔紡絲機(jī)，干噴濕紡的技術(shù)就是在這臺(tái)看似簡易的紡絲機(jī)上開始摸索實(shí)踐的。而為了實(shí)現(xiàn)干噴濕紡工藝中的高倍拉伸，團(tuán)隊(duì)還自行設(shè)計(jì)、研制了高壓蒸汽拉伸機(jī)，為了達(dá)到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對機(jī)器也是不斷地調(diào)整革新，光是高壓蒸汽拉伸機(jī)就革新了四代。沒有陳惠芳這樣在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)琢磨、較真的科研態(tài)度，就沒有科研成果轉(zhuǎn)化后企業(yè)生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)的高性能碳纖維。

  科學(xué)研究是一個(gè)不斷攀登高峰的過程，陳惠芳表示，她和她的團(tuán)隊(duì)對高性能碳纖維的研究不會(huì)止步，未來高性能碳纖維在大飛機(jī)、新能源汽車等領(lǐng)域都有著很大的應(yīng)用前景，而高性能碳纖維要實(shí)現(xiàn)完全自主國產(chǎn)化依舊需要不斷地技術(shù)攻關(guān)，她希望能用畢生精力去圓她的中國夢——讓中國高性能碳纖維更“強(qiáng)”！