“十大症结”困扰国内先进复材行业发展

2015-11-04  来源:复材在线  作者:复材在线  浏览次数:3117 加入收藏   |  分享

以高性能增强纤维,特别是以碳纤维为增强型的先进复合材料,近年来在世界上了得到了人所共知的快速发展。先进复合材料技术是典型的军民两用技术。然而目前,国内先进复合材料的发展并不如意,论及其应用发展落后的原因,大致可分为10个...

以高性能增强纤维,特别是以碳纤维为增强型的先进复合材料,近年来在世界上了得到了人所共知的快速发展。先进复合材料技术是典型的军民两用技术。然而目前,国内先进复合材料的发展并不如意,论及其应用发展落后的原因,大致可分为10个方面。一是思想认识和理念相对落后。先进复合材料对国防建设和国民经济发展有着极为重要的作用,但国内对此长期认识不足。以飞机设计而言,全球先进军用飞机的复材普及率已经达到50%以上,而我国的军机正式应用在10%以下。目前,国内大部分懂得复合材料结构的总设计师并非飞机研制的设计师,特别是很多拥有决策权的高层技术领导并非技术出身,这是导致国内先进复合材料产业严重落后的首要原因。二是缺乏政府部门的有力组织和支持。先进复合材料技术学科交叉,协作面广,需要相关政府部门有力的组织、支持和投入。长期以来,欧美等国制订并投资了一系列发展计划,如美国的ACEE计划、欧洲的TANGO计划和NGCW计划,均为推动先进复合材料大型客机上复合材料机翼的应用提供了强大的政治背景。需要注意的是,很多计划和规范的制订等都是多部门甚至多国联合制订并执行,不是哪一个或哪几个科研和工业部门就能胜任的。三是基础预研不到位,投资研制不足。与国外相比,国内先进复合材料在技术领域缺乏战略上、整体上的规划与研究,投资亦显严重不足,致使基础研究薄弱,预研不踏实,导致技术上落后,工程实际问题未获解决和很好解决。在为数不多的国家立项预研课题中,缺乏相对统一的组织领导、合作与协调,存在多头投入且又投入严重不足,研究力量不足、项目低水平重复,从项目论证到评审鉴定诸环节问题较多。四是设计环节薄弱,问题突出。先进复合材料应用分外讲究设计、材料与工艺三者密切结合。设计环节的薄弱,已严重制约了我国先进复合材料应用的发展。国外十分重视有组织地制订相应规范,以“开发编制全行业标准,改进最终产品一致性”的方式,减少风险,促进应用,这一方面,我们同样比较落后。五是制造技术发展滞后,设备需改造更新。制造在现代复合材料技术中占有至关重要的地位,一切产品都要通过制造方能变为现实。近年来,以自动铺带和自动铺丝为核心的复合材料自动化制造技术正在世界上蓬勃发展,并逐步向民用领域推广。这一点,与国外相比,我们的差距更大。六是成本高制约应用发展。先进复合材料生产成本高,是制约其扩大应用发展的主要障碍之一。鉴于此,西方发达国家近年来纷纷制订低成本的复合材料发展计划,发展低成本的复合材料综合技术。如汽车领域应用复合材料,笔者认为其成败的关键主要就在于快速成型的低成本制造技术的成功研发。相比之下,国内至今没有系统的制定和执行低成本计划,缺乏深入、具体的研究和实践,致使汽车复合材料产品价格居高不下。当然,正确看待成本也是国内需要关注的问题。七是缺乏原始技术创新,创新能力不足。应用发展归根结底是要能不断开发出新的有竞争力的适销对路的产品,投放市场获取效益。以碳纤维为例,目前我国进入碳纤维研发和生产的企业已多达30多家,建成产能达万吨以上。但2014年的产量仅在3000吨左右,还存在着“有产能无产量,有产量无质量”的情况,若新的下游产品开发不出来,这些纤维就没有出路。历史经验已经指明,当纤维供应充足时靠卖纤维是不赚钱的,必须大力开发下游产品。八是使用保障能力不足,研发不够。使用保障是一个结构系统在其寿命期内、在规定的环境条件下,不受限制地使用所需要的与可能的后勤保障的综合量度。一旦复合材料应用发展扩大到一定程度,必然会遇到这个问题。复合材料结构在制造和使用过程中会有各种缺陷和损伤,诸如分层、裂纹、冲击损伤、表面划伤、雷击损伤以及战伤等,这些都需要修理。复合材料修理实际多是采用胶接补片的方式修理,既可修理复合材料结构,又可修理金属结构,故复合材料修理近年来已发展为一门产业,应受到重视。九是没有启动回收再利用问题的研究解决。使用到期的复合材料制品和生产加工中产生的边角余料的回收再利用,将是一个重要话题。回收再利用的传统办法是粉碎、焚烧和掩埋,既不科学又不经济,现在欧洲有些国家如德国等已禁用这些方法。新的研究办法包括高温裂解、溶剂萃取等,而回收的产品多以短纤维碎料等形式在此应用,这一市场的需求很大,需要引起业内的广泛关注。十是人才短缺,不能满足应用发展的需求。目前,国内缺乏掌握现代设计技术和工程制造技术的人才,这一问题与高校的培养机制有关。多数重点高校设有材料学院,培养了一些材料方面的人才,但鲜有复合材料设计与制造专业。笔者曾参观过美国、英国、澳大利亚以及台湾的多家相关重点高校,他们普遍设有复合材料课程,并强调动手能力,参加项目亲手做制件。除相关高校正式开课外,利用社会力量进行在职人员的培养也非常必要。

 

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