一张“纸”，成本20美国却卖我国2800，现在不需要了我们自己就能造
文章来源：贤集网 更新时间：2023-11-08 16:18:34
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在科技领域，有一种纸张的价值不可估量，它可以用来制造火箭、飞机、电动车、电池等高端产品，它就是芳纶纸。芳纶纸是一种由芳纶纤维制成的高性能无纺布，具有高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和电绝缘等优良特性。芳纶纸的应用范围非常广泛，涉及航空航天、国防军工、新能源、电气绝缘、运输、通讯、环保、建筑等各个领域，是一种重要的战略性新材料。 然而，我国却曾因这“一张纸”，被西方国家卡过脖子。 芳纶纸是纸吗 芳纶纸不是普通的纸，而是一种高分子聚合材料。 虽然看上去跟纸张区别不大，却是世界三大高性能纤维材料之一，全称为“聚芳酰胺纤维纸”。 制造芳纶纸，需要先得到芳纶高分子纤维。根据分子结构的不同，最常见的有两种：芳纶1313（PPTA）和芳纶1414（PMTA）。前者也被称作间位芳纶，后者被称作对位芳纶。两者结构相似，但性质和用途不同。 芳纶纤维在自然界中不存在，只能靠人工合成来得到这种线性纤维，不同类型的芳纶纤维，制作方法也不同。比较成熟的工艺是低温聚合法。这种方法消耗的有机溶剂少，反应需要的设备比较易得，操作步骤简单，生产效率较高，使用范围广泛。比较新的方法是界面聚合法。这种工艺比较复杂，控制比较难，对设备要求高，所以投资比较大。 美国杜邦公司采用的是低温聚合法，日本帝人公司则采用界面聚合法。 此外还有乳液聚合法和气相聚合法等，但相对少见。芳纶纸实际上是一种无纺布。把芳纶纤维混合分散，用湿法成型后，再通过热压工艺就可以制成芳纶纸了。 芳纶纸的特点 芳纶纸具有很高的强度和刚性，可以承受很大的外力，而且耐高温性能非常好，可以在高温环境下使用。此外，芳纶纸还具有很好的电绝缘性和化学稳定性，可以在各种腐蚀性环境下工作。 芳纶纸的应用 芳纶纸在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车、电子、通讯、军事等。在航空航天领域，芳纶纸可以用于制造飞机、卫星等重要部件；在汽车领域，芳纶纸可以用于制造高性能汽车的车身、底盘等部件；在电子、通讯领域，芳纶纸可以用于制造通讯电缆、电子设备的结构件等。 芳纶纸从诞生之日起，就被认为是材料科学上的重要里程碑，号称“材料届的黄金珠宝”。 芳纶纸继承了芳纶纤维的优点，强度是钢丝的五六倍，韧性是钢丝的两倍，但质量只有钢丝的五分之一左右。 芳纶纸的化学和物理稳定性也非常高，耐酸碱腐蚀、阻燃耐高温、抗裂耐冲击、耐磨变形小、阻燃绝缘好，使用寿命长…… 这些优异的性能，让芳纶纸成为当之无愧的“纸黄金”。 芳纶纸最早在冷战时期被美国开发出来用于军 事领域。 1967年，美国杜邦公司实现间位芳纶材料诺美克斯（Nomex）的工业化生产，主要利用其阻燃耐高温的特性用于军事设备的绝缘衬垫。 1972年，杜邦公司又将间位芳纶材料成功工业化，主要利用其超强的抗裂耐冲击特性生产防御装备，这就是大名鼎鼎的凯夫拉（Kevlar）。 目前，美英等国军队装备的防弹衣和美国士兵佩戴的头盔，都是由芳纶材料制成。 与钢盔相比，芳纶头盔具有更好的吸波能性，而且可以耐高低温、耐酸碱，硬度比钢更硬，重量却只有三分之一。 在航空航天领域，芳纶纸也是最常用的特种材料之一。 芳纶纸可以制作成蜂窝网络结构，其复合材料具有很强的吸波性，可用于制作隐身技术材料，使飞行器有效躲避敌方雷达的侦测，提升生存概率。 航天飞行器在返回地球的过程中，会与大气层发生剧烈的摩擦，带来1000℃的高温，很少有材料能耐受如此高温的挑战。 芳纶纸作为一种阻燃耐热材料成为不二之选。 此外，芳纶纸非常轻，能大大减少航天器的整体质量。 要知道，在航天器的设计中，每减少一公斤重量，大约可减少100万美元的制造成本，芳纶纸简直完美！ 最近，马斯克的SpaceX公司把火箭回收做得风生水起，猎鹰9号火箭已经成功发射回收17次。 说起来，马斯克还得感谢芳纶纸的出现。 在民用领域中，芳纶纸的用途就更多了。 芳纶纸制成的防火服可在260℃的高温下使用100小时，成为使消防员不受高温侵蚀的最好防护。 芳纶纸外层材料能有效降低高速列车的能耗和噪音，也是高速列车内重要的高温隔热材料。 芳纶纸在建筑行业也广受青睐，用于屋顶隔热绝缘、钢结构工程墙壁热绝缘、室内热绝缘及吸音。 芳纶纸还被广泛应用于建造船只和皮划艇，大多数水上运动的高性能皮艇都是由芳纶纤维或碳纤维/芳纶纤维混合材料制成的。 美国海岸警卫队使用蜂窝结构的Nomex取代石棉板，快艇重量减少9吨多。 据统计，7％-8％的防弹衣和头盔由芳纶纸制作，近40％的航空航天材料和体育用品材料涉及芳纶纸，而芳纶纸在轮胎骨架材料和输送带材料中的使用比例也达到了20％。 从民用到军 用，从体育到建材，各个领域都有芳纶纸的身影。 中国攻克 然而，这种神奇的纸张却长期被美国和日本所垄断，中国只能靠高价进口。据悉，一张A4大小的芳纶绝缘纸，其成本仅为20元左右，而美日卖给中国的价格却高达2800元，这是多么惊人的暴利！ 而且，美日还对出口数量和质量进行限制，只给中国提供低端的产品，不愿分享最新的技术和标准。这种情况一直持续到2019年，中国科学院合肥物质科学研究院成功攻克了芳纶1313及其绝缘材料的关键技术，实现了芳纶纸的国产化突破。 芳纶1313及其绝缘材料的国产化突破意味着中国在芳纶领域实现了自主创新和自给自足，不再受制于美日的技术封锁和价格垄断。据估计，这项技术每年可以为中国节省数十亿元的进口费用。同时，这项技术也为中国在相关领域提供了更多的选择和优势，可以提升中国在国际市场上的竞争力和影响力。例如，在新能源汽车领域，芳纶1313可以用来制作锂电池隔膜，提高电池的安全性和效率；在航空航天领域，芳纶1313可以用来制作蜂窝型芯材，降低飞行器的重量和成本；在国防军工领域，芳纶1313可以用来制作防弹衣、头盔、刹车片等高强度的装备，增强我军的战斗力和保障能力。 目前，中国已经成为全球第二个能够商业化生产芳纶纸的国家，仅次于美国。中国的芳纶纸生产企业主要集中在山东、广东和江苏等地，代表性的公司有民士达、中航高科和中芳特纤等。其中，民士达是国内最大的芳纶纸生产企业，其产能约为2200吨/年。民士达还成功研发出了芳纶1414及其绝缘材料，填补了国内空白。 目前，全球芳纶纸的排名前五的生产商是杜邦、民士达、赣州龙邦材料科技、超美斯和时代华先，这些厂商占有全球约13%的市场份额。 除杜邦之外，全都是中国企业！ 今年9月，美国某知名行研公司芳纶纸市场研究报告中给出的五个头部企业，其中四个都来自中国。 在产品端，我国的芳纶材料也行销全球。以凯夫拉防弹材料为例，中国生产的防弹衣已经占领全球七成以上的市场。小编之前文章中提过，连美国大兵都知道中国的防弹衣价格便宜用料足，纷纷自费购买。 中国科学家们以无私奉献，专注专业，完全结束了中国芳纶纸被“卡脖子”的历史！ 张美云曾说：搞科研的人，就要像黄大年一样，耐得住寂寞，抵得住诱惑，守得住清贫，还要淡泊名利，低调务实不张扬。 与胡健团队的合作中，中车在接受采访时表示，科学家们的精神实在可歌可泣令人钦佩，科学家们攻克技术壁垒并非为了能够从中获利，而是为了解决国家的痛点。中国突破芳纶纸的技术垄断，标志着中国科技实力和产业能力的发展翻开了新的一页。 这不仅是材料科学的突破，还可以带动其他高科技产业的崛起。未来，随着新能源和新材料的不断开发和应用，芳纶纸将会有更广阔的应用前景。 原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_535164.html 来源：贤集网 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 |
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