“硬核女科学家”陈惠芳:让中国高性能碳纤维更“强”


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  高性能碳纤维有着非常广阔的应用前景,但要实现完全自主国产化还需要继续努力。

中国粉体网讯  碳纤维“外柔内刚”,不仅具有碳材料导电、耐热、质轻的本质特性,同时还具备纺织纤维的柔软性和可加工性,是复合材料领域集大成之作,被誉为“黑色黄金 ”。为更好地利用这一复合材料,众多科研人员投身其中,奋勇攻关,来自东华大学第三代碳纤维研究者陈惠芳就是其中的一员。




个人简介


陈慧芳,材料学院材料加工学科研究员,入选2020年享受政府特殊津贴专家。主要从事碳纤维及碳素材料的研究,特别在PAN基、粘胶基碳纤维及其原丝方面开展过较多的工作,主持、参与并完成十余项国家科工委、科技部、自然基金、航天部门等科研项目,作为第二完成人获得了国家科技进步二等奖一项、省部级一等奖一项,二等奖、四等奖各一项。


研究方向:


高性能纤维及其复合材料


主要研究成果:


“航天级高纯粘胶基碳纤维的研制及应用”、“孔径可控的高性能活性碳纤维及制品关键技术开发”、“PAN氧化纤维耐燃织物的研制” 以及“JXQ静电消除器”等。


高性能碳纤维,打破国外垄断


20世纪五十年代,钱宝钧先生开创了我国以棉绒为原料进行粘胶纤维研究的新局面,并且先后攻克了高性能、功能性、生物质等新兴纤维的共性基础问题。八十年代,潘鼎教授领衔的科研团队再次挑战难题,成功研制出集美、苏两国同类产品性能所长的航天级高纯粘胶基碳纤维。


新世纪以来,东华大学材料科学与工程学院陈惠芳从两代碳纤维研究者手中接过接力棒。为了让中国高性能碳纤维更“强”,不再受制于人,陈惠芳凭着一股劲儿,全身心投入到高性能碳纤维的研究事业中,带领着自己的科研团队迎难而上。


功夫不负有心人,陈惠芳科研团队联合中复神鹰碳纤维有限责任公司多年攻关,突破干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术,实现了国产碳纤维的批量供应,填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白,打破了国外高性能碳纤维企业在中国市场的长期垄断,该项目荣获2017年度国家科技进步一等奖。


这一关键技术的突破使得纺丝速度可以达到400m/min以上,纺丝速度是传统湿法纺丝的5倍,同时还开发出干喷湿纺原丝快速预氧化技术,有效缩短了预氧化时间,大大提高了生产效率。干喷湿纺工艺被认为是今后碳纤维生产的主流工艺,也是碳纤维行业公认的难以突破的纺丝技术。


瞄准碳纤维研究这件事


从1982年毕业留校工作至今,陈惠芳就瞄准了碳纤维研究这件事,她说:“要让中国高性能碳纤维更‘强’。”怀着朴素的爱国情怀,陈惠芳凭着一股劲儿,全身心投入到高性能碳纤维的研究事业中。


在高性能碳纤维的研究道路上,陈惠芳带领科研团队稳扎稳打,几十年的研究生涯里,做过成千上万次实验,失败过无数次,但是从没有想过放弃,因为一旦放弃,所有的努力都白费了。团队里的同事说,陈惠芳老师经常和团队成员扑在科研实验第一线。大夏天,在没有空调的高性能碳纤维工程基地,穿着工作服进去没一会儿就湿了一身的汗,陈老师带着他们一干就是一整天。由于原丝的纺丝过程中不能够间断,而且需要四五个人员实时监控,及时排除纺丝过程中的问题,有时候完成一次实验就要从一大早忙到凌晨一两点,陈老师从来没喊过苦喊过累。


谈及研究初期有限的硬件条件,陈惠芳这样说道:“没有条件我们自己创造条件搞科研!”在当初摸索干喷湿纺这个技术时,陈惠芳和团队成员利用一台废旧的单丝强力仪的螺杆改造出一台单孔纺丝机,干喷湿纺的技术就是在这台看似简易的纺丝机上开始摸索实践的。而为了实现干喷湿纺工艺中的高倍拉伸,团队还自行设计、研制了高压蒸汽拉伸机,为了达到最优的实验结果,对机器也是不断地调整革新,光是高压蒸汽拉伸机就革新了四代。


没有陈惠芳这样在实验室里反复琢磨、较真的科研态度,就没有科研成果转化后企业生产线上批量生产的高性能碳纤维。


高性能碳纤维有着非常广阔的应用前景,但要实现完全自主国产化还需要继续努力。未来,陈惠芳将继续带领团队奔走在技术攻关的路上,为实现高水平科技自立自强,为中国“纤维强国梦”贡献力量!


参考来源:
东华大学本科招生办融媒体中心:东华大学第三代碳纤维研究者——“硬核女科学家”陈惠芳
中国聚合物网:东华大学陈惠芳研究员团队:要让中国高性能碳纤维更“强”
东南大学官网


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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作者:青黎

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