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“2019年军民两用纤维新材料研发与应用发展论坛”在宁召开

发表时间:2019/5/29

5月24—26日,由国家新材料产业发展专家咨询委员会、中国和平利用军工技术协会、全联科技装备业商会共同主办的“第四届军民两用新材料大会暨展览会”在南京召开。大会以“自主创新 · 融合发展”为主题,旨在深入学习贯彻党的十九大精神,大力实施国家军民融合发展战略,打造材料界军民深度融合发展平台,实现强国梦和强军梦。

大会第二天,七个分论坛同时召开。在当前军民融合逐渐深入的大背景下,军民两用纤维新材料、航天材料、金属材料、电子材料、石墨烯材料、核材料与核设备、5G+折叠屏技术等的发展现状如何?其在军民两用领域有哪些应用?各种材料在具体军民融合的过程中存在什么问题和难点?应从哪些方面切入促进新材料军民融合的进程?这些重要议题均融入到了由政府和军方有关部门、相关新材料及应用领域的权威院士、专家所作的精彩主题报告中。



分论坛中,2019年军民两用纤维新材料研发与应用发展论坛由中国化学纤维工业协会、威海光威复合材料股份有限公司共同主办。中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平,中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽、陈新伟,中国纺织工业联合会科技发展部副主任王玉萍,工业和信息化部消费品司副处长纵瑞龙、原材料司干部赵云松,国家发展改革委产业司干部张曙光,中国兵器工业集团第53所总工程师魏化震、中国军事科学研究院军需工程技术研究所副所长张华、威海拓展纤维有限公司总经理丛宗杰、江苏奥神新材料股份有限公司董事长王士华、中国石化仪征化纤有限责任公司副总经理杨勇、南通强生石墨烯科技有限公司研发总监马立国、陕西天策新材料科技有限公司首席科学家迟伟东等领导和专家应邀出席论坛。分论坛还吸引了120多位来自军工集团及其下属单位、科研院所、高等院校、军民领域纤维新材料相关企业、投资机构、地方政府部门、产业园区等相关部门的专家、学者代表参与其中。中国化学纤维工业协会副秘书长吕佳滨主持论坛



党的十八大以来,党中央、国务院、中央军委将军民融合发展上升为国家战略,要求在更广范围、更高层次、更深程度上推进军民融合,促进国防和国民经济建设协调发展。党的十九大报告明确提出,要“坚持富国和强军相统一,强化统一领导、顶层设计、改革创新和重大项目落实,深化国防科技工业改革,形成军民融合深度发展格局,构建一体化的国家战略体系和能力”。

军民融合发展,军转民、民参军是其两条主线。在经济全球化、科技全球化的今天,很多国家都在加快深入推进军民融合战略发展,如美、日军民融合程度已达80%~90%,我国目前军民融合程度则在30%左右,具有广阔的发展空间和巨大的开发潜力。

中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平指出,在中美贸易摩擦加剧的背景下,军民融合是难得的机遇,原因基于三方面:一是根据今年协会的春季调研情况,纺织行业民品市场不稳定,订单下降,但走访的光威复材和泰和新材生产经营稳中向好,不受影响,甚至可能由于美国对关键材料出口的限制未来构成利好;二是国家采取措施拉动经济、拉动内需,可能在基础设施建设和军队建设等方面加大投资力度;三是军品市场虽然规模不大,但其市场稳定 、价格稳定、利润稳定。如光威复材的营收与净利润均实现较快增长,主要源于相关业务的稳定增长。


▲端小平


那么,纤维新材料领域军民怎么融合呢?对此,端小平表示,从协会层面而言,要重点做好三件事:一是开好一次会,即军民两用纤维新材料大会,做好一本《军民融合深度发展纤维新材料与产品推荐目录》”;二是积极与军方沟通对接,及时掌握政策动态和需求的变化,推进合作平台建设等相关工作的开展;三是创造更多的机会,组织国内企业去国外纤维材料领域先进的研发中心、实验室交流考察,学习先进经验。从企业层面来说,也需做好三件事:一是材料牵手,产业链协作,拿出完整终端产品交给军方使用;二是积极制定标准,特别是根据指标差异和不同用途制定不同标准,打破国外设置的标准门槛;三是持续研发、开拓提升,耐心等待时机,这方面光威为我们提供了好的范例。

作为支撑国家国防实力、推动科学技术和高端制造进步、服务经济社会发展的重要力量,新材料已成为国际竞争的重点领域之一。为争夺科技创新和产业发展的先机,世界发达国家不断出台相关政策措施,将新材料产业放到重要战略地位来优先发展,积极抢占新材料领域的国际竞争制高点。在此背景下,新材料的军民融合更具有带动和示范作用。

随着科学技术的发展,纤维新材料在军民两用领域所发挥的作用日益重要。如碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、生物基聚酰胺纤维等高性能纤维及其复合材料应用于战略导弹发射设备、航空航天器、人造卫星、战斗机、单兵防护等方面,不仅能提高各项器材的防御性能,还能提高单兵作战效率等。为此,业界各相关方应抓住党中央推进军民融合发展的战略契机,加快对军民两用纤维新材料的探索脚步,将其落实到一个个具体的建设领域和重大项目上,实现纤维新材料在军民间的双向转化、共享共用,为强国强军做出贡献。

在2019年军民两用纤维新材料研发与应用发展论坛上,来自全中国兵器工业集团第五三研究所、威海拓展纤维有限公司、中国军事科学研究院军需工程技术研究所、中国石化仪征化纤有限责任公司、江苏奥神新材料股份有限公司、南通强生石墨烯科技有限公司、陕西天策新材料科技有限公司的专家学者聚焦碳纤维、高强聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、高强高模聚酰亚胺纤维、石墨烯复合纤维、中间相沥青基碳纤维的研发与应用等情况,分享了各自在军民两用领域的积极探索以及在军民深度融合战略下协同创新发展的思考和建议。中国化学纤维工业协会在论坛上发布了《军民融合深度发展纤维新材料与产品推荐目录(2019年度)》。


军民融合下碳纤维及先进复合材料技术发展分析

中国兵器工业集团第五三研究所总工程师   魏化震


▲魏化震


魏化震介绍了碳纤维及先进复合材料技术在兵器行业如坦克装甲车辆、火炮、陆军弹箭武器、单兵装备等方面的研究和应用情况,分析了我国先进复合材料发展及其在军工领域应用中存在的问题,分享了军民深度融合背景下碳纤维及复合材料技术协同创新发展的思考和建议。

魏化震认为,碳纤维的主要市场是民用领域,在军用领域虽然市场容量有限,但非常关键!未来陆军装备要向着更轻、更快、更远、更猛、 更坚、更灵以及更可靠、长寿命、低成本化方向发展,碳纤维及先进复合材料凭借其优良特性将发挥最为重要的作用,其用量将会显著增加,特别是陆军装备领域将成为碳纤维及先进复合材料最广阔的应用市场。




2017年,中国碳纤维需求共2.35万吨,有26家碳纤维企业在运行,虽然生产线多,但因单线产能小、性能低,其中1.61万吨依靠进口而来。可见,我国碳纤维尚未完全实现自主保障。这是由于碳纤维特别是高品级碳纤维存在性能和质量稳定性、成本高、复合材料设计基础弱和高效低成本化工艺有差距等问题,兵器行业和民用领域不敢用、用不起,军、民用市场需求量受到限制,难以维持纤维规模化生产线,难以形成良性循环。

鉴于此,魏化震总工程师建议要推进军民融合、协同创新,具体来说,国家政策机制方面,要分工布局、竞争有序、联合发展;企业发展战略方面,要明确定位、协同创新、良性发展,产业链延伸一定要慎重;技术产品发展方面,要完善体系、强化基础、创新发展。同时要重视碳纤维在汽车、轨道交通、体育用品等中高端民用领域,民航客机、小型飞机、无人机等民用航空领域,以及兵器行业陆军装备领域中的应用。


国产碳纤维产业化研制及其应用进展

威海拓展纤维有限公司总经理  丛宗杰


▲丛宗杰


丛宗杰总经理介绍了碳纤维的分类、研制工艺及国内外碳纤维的发展历程,特别分享了光威复材的系列化产品结构,湿法、干喷湿纺及大丝束技术的突破及工程化应用等,重温了光威复材的民参军之路,并展望了未来深度军民融合的措施。

碳纤维属于国家战略物资,一直被国外公司牢牢控制,并对中国实行三封锁。1987年,陈光威先生临危受命,历经15年将一个濒临倒闭的乡镇企业,铸造成全球最大的渔竿生产企业——“光威”。因渔竿用材被国外“卡脖子“,光威与碳纤维结下不解之缘。十几年来倾其所有、义无反顾地走上了碳纤维核心技术自主创新的漫漫征途,终为我国研发成功了自己的碳纤维。由此,光威复材旗下威海拓展纤维有限公司,成为中国第一家从事碳纤维研发生产、供应高端碳纤维、使碳纤维装备国产化的民营企业,从而完善了国产碳纤维的品种品类,且高端国产碳纤维市场占有率超过70%,从而改变了世界碳纤维格局,实现了核心装备自主保障。

如今,威海拓展已形成比较完善的系列产品结构,如高强系列产品:T300 /T700/ T800/ T1000, 高模系列产品:M40J /M46J/ M50J /M55J ,低成本:T700S /T800S,大丝束 24K。第一代T300级碳纤维基本覆盖应用复合材料的所有国产军机,第二代T800级碳纤维、M40J级在国家项目应用评审中位列第一,M55J已顺利通过科技部“863”项目验收,低成本干喷湿纺技术原丝纺速可达500米/分钟。

对于未来发展,丛宗杰总经理表示,光威复材将继续加强T1100级高强碳纤维、M65J/M70J级高模碳纤维、自主高强高模碳纤维及碳纤维生产线设备的研制及产业化,加强碳纤维生产用油剂、上浆剂等配套产品产业化,并通过提速、增束和加纺位实现低成本生产,同时从材料保障、生产调整、深度融合、协同创新等方面对推进军民融合提出了建议。


军用被装领域对纤维材料的需求

中国军事科学研究院军需工程技术研究所副所长  张华


▲张华


张华副所长针对军用被装领域的发展现状以及现实的国际格局,提出了两个迫切需要解决的问题:一是现有被装品种尤其是一些高水平品种的基础材料进口依赖度高;二是从未来品种的需求角度来说,迫切需要材料性能的全面改善,以保障军用被装水平的提升,从跟跑、并跑向领跑前进。他强调,军方将支持和鼓励这种基础性研发,并希望从事相关基础性研发的企业和科研人员能提供相对成熟的产品,为后勤产品的开发提供支撑。

近几年,军用被装正发生巨大变化,比如即将在“十一”国庆上展示的产品将是今后一段时期内被装工作的重要方向和军队新形象建设的基准,希望企业能给予关注。从具体需求来看,军用被装领域亟需如下产品:一是高强细旦合成纤维,目前围绕此军需工程技术研究所已开始进行差别化研究、轻量化研究和纤维材料综合评价方法的研究,还需相关企业的进入和支持;二是阻燃材料的开发,打破国外垄断,提升材料的供应能力和使用性能,提高替代性研究和应用性研究。

张华表示,军用被装是军民融合最早、最充分的领域之一,双方的融合正从以军队科研单位引领向军事需求牵引转变。今后军方将继续鼓励有能力的单位承担军需产品的研发,合作模式将逐渐转变为以公开招标的形式为主,有意向的科研协作企业可关注全军武器装备采购信息网跟踪相关项目动态。


《军民融合深度发展纤维新材料与产品推荐目录(2019年度)》发布

中国化学纤维工业协会市场推广部主任  靳高岭


▲靳高岭


靳高岭主任介绍了我国军民融合深度发展的重大举措,分析了化纤行业军民融合重点方向、具体项目,并对发布的《军民融合深度发展纤维新材料与产品推荐目录(2019年度)》进行详细解读。作为我国具有国际竞争优势的产业,同时也是战略性新兴产业的重要组成部分,化纤行业的“军民深入融合”是大势所趋,军民双方需围绕高端装备制造、纤维新材料产业、通用纤维材料优势领域应用转化等重点方向,共同推进高性能纤维、功能性纤维在安全防护材料中的应用,产业用纤维在军事野营和运输装备上的应用等具体项目。

为了推进军民融合深入发展,中国化学纤维工业协会在2018年发布的目录基础上,继续重点围绕航空航天、信息工程、海洋工程、船舶、舰艇、医疗救援、应急抢险、智能服装、作战装备、军用纺织品等领域,针对具有明显比较优势的相关技术与产品,组织信息采集、审选,编制了《军民融合深度发展纤维新材料与产品推进目录(2019年度)》(以下简称《目录》),作为军民融合产业对接、信息交流、项目推介推广的重点参考。




与上年度相比,今年的《目录》根据应用范围将产品分为四大类--单兵防护、军装被服、武器装备、航空航天,同时新增了36个新品种,比如围绕军队换装全新解决方案,重点推荐了安全防护用高性能阻燃聚酰胺6纤维、原液着色的聚乳酸纤维、功能型全消光高强锦纶66纤维、高强高模聚乙烯醇纤维;围绕“国产替代、强军强国“,重点推荐了新型军用飞机轮胎专用超高强锦纶66骨架材料、超薄丝束预浸单向布和超薄织物、高性能PBO纤维、高性能聚酰亚胺纤维、新型军用级芳砜纶纤维等。从推荐产品中可以看出,高性能、多功能、智能化、绿色纤维已成为先进制造业、安全与防护、健康与生活、新能源等领域的关键材料,将为军民融合一体化提供保障。


超高分子量聚乙烯纤维在军用领域的应用

中国石化仪征化纤有限责任公司副总经理  杨勇


▲杨勇


杨勇副总经理介绍了超高分子聚乙烯纤维的结构、性能和应用,分析了其应用难点及国内外的市场情况,并对其未来发展提出建议。超高分子聚乙烯具有Mη>150万的线性结构,通过冻胶纺丝可实现超倍拉伸,超高分子聚乙烯纤维是目前世界上比强度和比模量最高的化学纤维因其同时具有高模量、高强度,具有极佳的防弹性能,同时具有抗紫外线、耐冲击、耐切割、耐弯曲、耐磨擦、耐腐蚀、耐低温等特点。


▲中国石化仪征化纤有限责任公司产品生产装置


因为这些优异的性能,超高分子量聚乙烯纤维在军用、绳网、防切割、纺织品等领域应用颇广,如在单兵防护方面,可用于防刺服、军用头套、防刺靴、战术手套,防爆服、防爆毯,防弹衣、防弹头盔、盾牌等来防刺防割、防爆防弹;在武器装甲方面,用于车辆、舰船、飞行装甲,较之钢材、芳纶、玻纤等材料,能有效减重,提高搭载能力,提高速度。




超高分子量聚乙烯纤维的分子结构特性决定了其难复合的缺陷,限制了下游应用领域的拓展。目前国内超高强度的高端品种尚未取得突破,竞争多集中于38cN/dtex以下的产品,对于防弹产品的轻量化、舒适化的发展支撑不足。对此,杨勇表示,未来应集中上下游协同力量从三个方面进行改进:一是对纤维进行改性,多种表面处理技术联合使用,增强纤维复合性;二是作为结构材料和防弹材料,与其他纤维复合使用;三是开发相适应的树脂基体,拓宽应用领域。


高强高模聚酰亚胺纤维的研发与应用

江苏奥神新材料股份有限公司董事长 王士华


▲王士华


王士华董事长介绍了聚酰亚胺材料的概念、性能特点,分享了江苏奥神新材料股份有限公司生产的甲纶Suplon®纤维的性能、研发历程、核心技术及应用领域等。聚酰亚胺材料是分子主链上含有酰亚胺基团的一类高分子聚合物,不同厂家生产的聚酰亚胺纤维性能也各有特点,其共性特点为耐高温,耐温范围-260~260℃;耐燃烧,极限氧指数为34%~38%;高温碳化不熔滴;耐化学性能好;耐辐照性能优异。

王士华谈到,从2012到2018年,奥神承担了国家“863计划”项目“高强高模聚酰亚胺纤维制备关键技术”中的干法纺丝工艺路线,启动了高强高模聚酰亚胺纤维的产业化开发项目,实现了100吨高强高模聚酰亚胺长丝的量产。在此期间,奥神掌握了性能优异的分子结构设计及高效合成,高粘、高均匀性合成装置制造,干法纺丝技术,高精密热处理纤维微结构控制技术等核心技术。




如今,奥神拥有全球首条干法纺聚酰亚胺纤维千吨级生产线,拥有完全自主知识产权,甲纶Suplon®是其产品的注册商标。甲纶Suplon®纤维主要产品(耐热型短纤、长丝,高强型长丝)可用于特种绳缆、个体防护、电工电子、结构材料等领域,如机械结构用缆绳、船用缆绳、军用绳缆、降落伞索 、浮空器系留缆,阻燃防刺防弹服、防弹头盔、防切割手套,耳机线、光纤维受拉结构件、核等条件下的特种电缆护套,高强高模聚酰亚胺长丝增强复合材料可用作宇航、火箭和飞机、高铁的结构材料,减轻重量,增加有效载荷,节省燃料动力。


石墨烯高抗切割、高阻燃复合纤维在特种防护领域的应用

南通强生石墨烯科技有限公司研发总监  马立国


▲马立国


马立国介绍了石墨烯的独特性能,分享了南通强生石墨烯科技有限公司石墨烯复合材料的研究历程及应用情况、品牌建设之路,并展望了公司未来发展远景。石墨烯是本世纪最具颠覆性的新材料,是世界上最薄却也最坚韧的材料,石墨烯单原子层二维片状结构,使得石墨烯在许多方面具有奇特的性能,将石墨烯与普通纤维复合,可赋予其抗菌、抗螨虫、强散热、抗切割、抗静电、抗紫外线、远红外发热和阻燃等特殊功能,产品可广泛应用于面料、服装、家纺、针织等纺织品。

强生的石墨烯生产,采用常温、常压新工艺技术,流程短、产率高、无污染,是全球创新、领先的石墨烯制备技术之一。经第三方权威机构表征检测,已达到国际先进水平,并获得多项国家发明专利。强生凯瑞纳石墨烯纤维采用全新喷丝工艺制成的石墨烯功能性复合纤维,实现了绵纶、涤纶、高分子聚乙烯长丝和短纤的复合纤维从中试到批量生产的跨越。目前已进入批量化生产阶段,月产能为200吨,每一批产品均经过权威机构检测,性能指标全都达到优异水平。目前,强生正在主持制定《石墨烯锦纶6短纤》、《石墨烯纤维——石墨烯的定性、定量分析》。

对于强生凯瑞纳石墨烯未来的发展,马立国表示,一是继续加强石墨烯作用机理和终端应用的研究,引进消化最前沿技术。二是全力推进品牌建设,力争用3-5年,使强生凯瑞纳石墨烯成为国际特种纱线著名品牌。三是全面、全力地拓展国内外市场。近期,强生通过法兰克福、芝加哥等国际纤维展,已积累了200多家客户,目前保持密切联系沟通的已有45家,已签订合作意向的有9家。


中间相沥青基碳纤维及原料的制备研究进展

陕西天策新材料科技有限公司首席科学家  迟伟东


▲迟伟东


迟伟东介绍了中间相沥青基碳纤维(MPCF)的概念、性能特点、应用实例,对比了国内外MPCF研制现状及趋势,分享了陕西天策新材料科技有限公司MPCF的研究进展、工程化进展及研制成果。MPCF是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维,原料中间相沥青来源于石油煤焦油、萘或木质素等,经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺制备而成。




MPCF具有超高模量、超高热导率、低热膨胀系数三大特点。高性能MPCF具有更高的模量、导热系数和低膨胀系数,是最好的功能与结构一体化材料之一。它与PAN基碳纤维在性能上相互补充,可以将碳纤维的应用拓展到更广空间。高性能MPCF增强树脂基复合材料具有更高的模量、更好的尺寸稳定性,可以满足大型空间机构的更高精度要求,如可用于人造卫星关键部件、光学结构件、机器人手臂等高精密装备、车辆轻型化、建筑桥梁补强、CFRP建筑支架、高端高尔夫球杆等运动器材。




目前全球仅有日本三菱(MCC)、日本石墨纤维(NGF)、美国氰特(Cytec)三家公司可以生产高性能MPCF,合计产能1410吨/年,货品供不应求,都在筹划扩产。中国MPCF已进入产业化发展的初级阶段,各个领域对其需求日益迫切,随着MPCF研发的深入,其应用领域将逐渐扩大。制约MPCF成本及产量的原料中间相沥青,也得到了各厂家和科研院所的关注,并成功实现了性能和工艺均满足要求的高性能可纺中间相沥青的小试制备。迟伟东表示,陕西天策已打通中间相沥青基碳纤维产业化工艺路线,并开展了原料制备、应用研究等工作,具备了产业化放大的条件,可望通过加强上下游产业合作,优势互补,强强联合,推动MPCF产业健康平稳发展。

无论是军转民还是民转军,其核心都需以应用需求牵引科技创新。我国的高性能纤维材料中,民用多于国防应用,需借鉴国外“军民融合” 的成功经验,制定适宜我国国情的发展战略,同时结合我国军民两用纤维向高效化、高性价比、绿色化、轻质化、系统化、标准化发展的趋势,引领纤维新材料的发展方向,使高性能纤维进入快速发展阶段,以应用需求牵引纤维开发,创建产学研用结合的研发系统,注重应用开发和应用服务,上下产业链联合,建立系统的标准化技术体系,以实现可持续发展。