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新材料故事 | 山东工陶院:执着坚守五十载,破解氮化物陶瓷纤维“卡脖子”难题

来源:山东工陶院  发布时间:2022-12-19

编者按

新材料业务是中国“三足鼎立”业务之一,秉承“材料创造美好世界”使命,充分发挥科技创新“国家队”作用,我们拥有26家国家级科研院所、3个国家重点实验室、1个国家制造业创新中心、3.8万名科研人员等雄厚的科研实力,7项国家科技进步一等奖的科研优势及7项业务规模世界第一的产业优势。

我们始终心怀“国之大者”,打造“国之大材”。以服务国防建设、服务国家重大工程、服务国民经济主战场、服务人民美好生活为己任,致力于新材料业务实现高端化、量产化、全球化,跑出“加速度”。

我们推出了一系列《新材料故事》,用通俗易懂的话语,为你讲述新材料与社会发展、人类生活齐步走的故事。

中国要强盛、要复兴,就一定要大力发展科学技术,努力成为世界主要科学中心和创新高地。习近平总书记强调,我国广大科技工作者要把握大势、抢占先机,直面问题、迎难而上,瞄准世界科技前沿,引领科技发展方向,肩负起历史赋予的重任,勇做新时代科技创新的排头兵,努力建设世界科技强国。

纤维新材料是支撑我国战略性新兴产业的基础材料,是全球发展最快和最活跃的科学技术领域之一。氮化物陶瓷纤维具有极为优异的综合性能,如耐超高温、耐化学腐蚀、介电性能优异等,在航空、航天和核工业等高技术领域有着不可替代的作用。因此,发达国家一直将该纤维制备的关键技术对其他国家实行严格封锁,是我国关键装备发展亟需攻克的“卡脖子”材料。

氮化物陶瓷纤维生产车间

肩负使命  扬帆起航

山东工陶院从1976年开始研制氮化物陶瓷纤维,老一辈科研工作者以国家需求为己任,紧密跟踪国外技术发展趋势,在航天航空工程牵引下,针对耐高温透波应用背景,着手研制定长氮化物陶瓷纤维。

研究之初,面对无技术、无装备的局面,老一辈工陶院人积极组织精干力量,克服重重困难,在计算机互联网几乎空白的条件下,利用各种渠道查阅搜集大量的国外氮化物陶瓷纤维制备的文献资料,翻译编纂氮化物陶瓷纤维论文集六万余字,涵盖包括材料制备、材料应用、关键装备等当时最新研究成果。文献资料可以通过查阅解决,但是制备氮化物陶瓷纤维的装备却没有企业可以制造。大家发扬陶瓷材料专业的技术优势,四处走访调研关键部件,硬生生地搭建出一套完整的合成系统。

经过短短两年的时间,1978年制备出了定长氮化物陶瓷纤维,六年后顺利通过定长氮化物陶瓷纤维扩大试验研究鉴定会。随着国家相关领域发展方向的调整,作为前沿技术的氮化物陶瓷纤维由于缺少持续性资金支持,各项研究工作在上世纪九十年代中期不得不中断。但正是氮化物陶瓷纤维开荒者们的披荆斩棘,攻坚克难,在十几年的研究过程中培养了大批优秀人才,积累了丰富研制经验,为后期特种陶瓷纤维事业的发展打下了坚实基础。

氮化物陶瓷前驱体

薪火相传  砥砺前行

进入新世纪,我国融入经济全球化潮流,社会主义现代化建设也步入新的发展阶段,航空航天领域对高性能陶瓷纤维的需求日益迫切。山东工陶院氮化物陶瓷纤维研制工作虽几经波折,但依然保持了稳定的研发队伍。工陶院深知,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。如果我们只停留在过去的成绩上,不识变、不应变、不求变,就可能陷入被动,错失发展机遇。站在世界新一轮科技产业革命同我国发展方式转变的历史性交汇期,我们比任何时期都更需要加快科技创新,掌握竞争先机。

面对国外的垄断封锁和国内航空航天企业的强烈需求,山东工陶院以“科技兴国”为己任,立足自主创新,于2003 年重新组建氮化物陶瓷纤维学科,致力于打破领域内关键基础原材料受制于人的局面。针对氮化物陶瓷纤维新的需求,山东工陶院自筹资金,在前期定长氮化物陶瓷纤维研制的基础上开展连续氮化物陶瓷纤维研制。

经过几年攻关,于2011年制备出性能优异的连续氮化物陶瓷纤维产品,打破了国外技术垄断,实现了国内在连续氮化物陶瓷纤维领域的重大突破,成为国内为数不多可以提供优质氮化物陶瓷纤维的研制单位。自“十二五”以来,在国家及省部委等多个项目的支持下,山东工陶院研发团队系统开展了氮化物陶瓷纤维及其陶瓷基复合材料的研制工作,在纤维制备关键技术、关键装备研发、材料关键应用性能评价等方面取得重大突破,建立连续氮化物陶瓷纤维试验线,并初步建成国内特种纤维研发平台,推动我国特种陶瓷纤维制备技术的进步。

高性能氮化物陶瓷纤维

踵事增华 踔厉奋发

研发与生产齐飞,科技创新发展共时代一色。山东工陶院紧紧抓住高性能纤维发展的契机,于2020年开工建设耐高温氮化物陶瓷纤维中试线,由此走上从实验室到中试的跨越发展之路。项目初期,面对质疑、困难和重重压力,研发团队加班加点齐奋战,通过对设备结构和功能的持续改善和验证,不断迭代优化工艺,实现了高性能陶瓷纤维制备技术的突破,迈出了高性能纤维批量化生产最坚实的第一步。2021年,经过不断技术攻关、工艺优化、装备升级,氮化物陶瓷纤维关键制备技术及产品质量稳定性等方面又取得重大突破,具备了工程化生产的条件。

氮化物陶瓷纤维中试线

“守家国情怀初心,承科技报国使命,开发出具有自主知识产权的高性能特种陶瓷纤维,破解我国关键原材料长期受制于欧美发达国家的困局”是每一位特纤人的初心和使命,它激励着一代又一代特纤人继往开来,不断奋进,实现了无数次“从0到1”的突破。经过几十年发展,山东工陶院目前已设立淄博市特种陶瓷纤维工程技术研究中心,是氮化物陶瓷纤维国军标制订单位,并形成氮化物陶瓷纤维、氮化物陶瓷前驱体、氮化物陶瓷纤维布/纤维纸/纤维毡等核心技术产品,拥有核心专利20余项,技术成果荣获中国集团科学技术进步奖二等奖。

氮化物陶瓷纤维制品

展望未来,山东工陶院将紧紧抓住当前发展战略机遇期,以高性能氮化物陶瓷纤维材料发展为纲,汇聚优势资源,有序发展陶瓷纤维制品、氮化物陶瓷前驱体及其他特色陶瓷纤维,建设具有国内引领地位的高性能陶瓷纤维材料的研发创新平台和产业基地,为国家关键领域重大需求提供核心材料保障。