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一張“紙”，成本20美國卻賣我國2800，現(xiàn)在不需要了我們自己就能造
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時(shí)間：2023-11-08 16:18:34
在科技領(lǐng)域，有一種紙張的價(jià)值不可估量，它可以用來制造火箭、飛機(jī)、電動(dòng)車、電池等高端產(chǎn)品，它就是芳綸紙。芳綸紙是一種由芳綸纖維制成的高性能無紡布，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、阻燃和電絕緣等優(yōu)良特性。芳綸紙的應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及航空航天、國防軍工、新能源、電氣絕緣、運(yùn)輸、通訊、環(huán)保、建筑等各個(gè)領(lǐng)域，是一種重要的戰(zhàn)略性新材料。



然而，我國卻曾因這“一張紙”，被西方國家卡過脖子。



芳綸紙是紙嗎



芳綸紙不是普通的紙，而是一種高分子聚合材料。



雖然看上去跟紙張區(qū)別不大，卻是世界三大高性能纖維材料之一，全稱為“聚芳酰胺纖維紙”。



制造芳綸紙，需要先得到芳綸高分子纖維。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同，最常見的有兩種：芳綸1313（PPTA）和芳綸1414（PMTA）。前者也被稱作間位芳綸，后者被稱作對(duì)位芳綸。兩者結(jié)構(gòu)相似，但性質(zhì)和用途不同。



芳綸纖維在自然界中不存在，只能靠人工合成來得到這種線性纖維，不同類型的芳綸纖維，制作方法也不同。比較成熟的工藝是低溫聚合法。這種方法消耗的有機(jī)溶劑少，反應(yīng)需要的設(shè)備比較易得，操作步驟簡單，生產(chǎn)效率較高，使用范圍廣泛。比較新的方法是界面聚合法。這種工藝比較復(fù)雜，控制比較難，對(duì)設(shè)備要求高，所以投資比較大。



美國杜邦公司采用的是低溫聚合法，日本帝人公司則采用界面聚合法。



此外還有乳液聚合法和氣相聚合法等，但相對(duì)少見。芳綸紙實(shí)際上是一種無紡布。把芳綸纖維混合分散，用濕法成型后，再通過熱壓工藝就可以制成芳綸紙了。



芳綸紙的特點(diǎn)



芳綸紙具有很高的強(qiáng)度和剛性，可以承受很大的外力，而且耐高溫性能非常好，可以在高溫環(huán)境下使用。此外，芳綸紙還具有很好的電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以在各種腐蝕性環(huán)境下工作。



芳綸紙的應(yīng)用





芳綸紙?jiān)谠S多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如航空航天、汽車、電子、通訊、軍事等。在航空航天領(lǐng)域，芳綸紙可以用于制造飛機(jī)、衛(wèi)星等重要部件；在汽車領(lǐng)域，芳綸紙可以用于制造高性能汽車的車身、底盤等部件；在電子、通訊領(lǐng)域，芳綸紙可以用于制造通訊電纜、電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)件等。



芳綸紙從誕生之日起，就被認(rèn)為是材料科學(xué)上的重要里程碑，號(hào)稱“材料屆的黃金珠寶”。



芳綸紙繼承了芳綸纖維的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度是鋼絲的五六倍，韌性是鋼絲的兩倍，但質(zhì)量只有鋼絲的五分之一左右。



芳綸紙的化學(xué)和物理穩(wěn)定性也非常高，耐酸堿腐蝕、阻燃耐高溫、抗裂耐沖擊、耐磨變形小、阻燃絕緣好，使用壽命長……



這些優(yōu)異的性能，讓芳綸紙成為當(dāng)之無愧的“紙黃金”。



芳綸紙最早在冷戰(zhàn)時(shí)期被美國開發(fā)出來用于軍 事領(lǐng)域。



1967年，美國杜邦公司實(shí)現(xiàn)間位芳綸材料諾美克斯（Nomex）的工業(yè)化生產(chǎn)，主要利用其阻燃耐高溫的特性用于軍事設(shè)備的絕緣襯墊。



1972年，杜邦公司又將間位芳綸材料成功工業(yè)化，主要利用其超強(qiáng)的抗裂耐沖擊特性生產(chǎn)防御裝備，這就是大名鼎鼎的凱夫拉（Kevlar）。



目前，美英等國軍隊(duì)裝備的防彈衣和美國士兵佩戴的頭盔，都是由芳綸材料制成。



與鋼盔相比，芳綸頭盔具有更好的吸波能性，而且可以耐高低溫、耐酸堿，硬度比鋼更硬，重量卻只有三分之一。



在航空航天領(lǐng)域，芳綸紙也是最常用的特種材料之一。



芳綸紙可以制作成蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其復(fù)合材料具有很強(qiáng)的吸波性，可用于制作隱身技術(shù)材料，使飛行器有效躲避敵方雷達(dá)的偵測(cè)，提升生存概率。



航天飛行器在返回地球的過程中，會(huì)與大氣層發(fā)生劇烈的摩擦，帶來1000℃的高溫，很少有材料能耐受如此高溫的挑戰(zhàn)。



芳綸紙作為一種阻燃耐熱材料成為不二之選。



此外，芳綸紙非常輕，能大大減少航天器的整體質(zhì)量。



要知道，在航天器的設(shè)計(jì)中，每減少一公斤重量，大約可減少100萬美元的制造成本，芳綸紙簡直完美！



最近，馬斯克的SpaceX公司把火箭回收做得風(fēng)生水起，獵鷹9號(hào)火箭已經(jīng)成功發(fā)射回收17次。



說起來，馬斯克還得感謝芳綸紙的出現(xiàn)。



在民用領(lǐng)域中，芳綸紙的用途就更多了。



芳綸紙制成的防火服可在260℃的高溫下使用100小時(shí)，成為使消防員不受高溫侵蝕的最好防護(hù)。



芳綸紙外層材料能有效降低高速列車的能耗和噪音，也是高速列車內(nèi)重要的高溫隔熱材料。



芳綸紙?jiān)诮ㄖ袠I(yè)也廣受青睞，用于屋頂隔熱絕緣、鋼結(jié)構(gòu)工程墻壁熱絕緣、室內(nèi)熱絕緣及吸音。



芳綸紙還被廣泛應(yīng)用于建造船只和皮劃艇，大多數(shù)水上運(yùn)動(dòng)的高性能皮艇都是由芳綸纖維或碳纖維/芳綸纖維混合材料制成的。



美國海岸警衛(wèi)隊(duì)使用蜂窩結(jié)構(gòu)的Nomex取代石棉板，快艇重量減少9噸多。



據(jù)統(tǒng)計(jì)，7％-8％的防彈衣和頭盔由芳綸紙制作，近40％的航空航天材料和體育用品材料涉及芳綸紙，而芳綸紙?jiān)谳喬ス羌懿牧虾洼斔蛶Р牧现械氖褂帽壤策_(dá)到了20％。



從民用到軍 用，從體育到建材，各個(gè)領(lǐng)域都有芳綸紙的身影。



中國攻克



然而，這種神奇的紙張卻長期被美國和日本所壟斷，中國只能靠高價(jià)進(jìn)口。據(jù)悉，一張A4大小的芳綸絕緣紙，其成本僅為20元左右，而美日賣給中國的價(jià)格卻高達(dá)2800元，這是多么驚人的暴利！



而且，美日還對(duì)出口數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行限制，只給中國提供低端的產(chǎn)品，不愿分享最新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。這種情況一直持續(xù)到2019年，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院成功攻克了芳綸1313及其絕緣材料的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了芳綸紙的國產(chǎn)化突破。



芳綸1313及其絕緣材料的國產(chǎn)化突破意味著中國在芳綸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主創(chuàng)新和自給自足，不再受制于美日的技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷。據(jù)估計(jì)，這項(xiàng)技術(shù)每年可以為中國節(jié)省數(shù)十億元的進(jìn)口費(fèi)用。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)也為中國在相關(guān)領(lǐng)域提供了更多的選擇和優(yōu)勢(shì)，可以提升中國在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和影響力。例如，在新能源汽車領(lǐng)域，芳綸1313可以用來制作鋰電池隔膜，提高電池的安全性和效率；在航空航天領(lǐng)域，芳綸1313可以用來制作蜂窩型芯材，降低飛行器的重量和成本；在國防軍工領(lǐng)域，芳綸1313可以用來制作防彈衣、頭盔、剎車片等高強(qiáng)度的裝備，增強(qiáng)我軍的戰(zhàn)斗力和保障能力。



目前，中國已經(jīng)成為全球第二個(gè)能夠商業(yè)化生產(chǎn)芳綸紙的國家，僅次于美國。中國的芳綸紙生產(chǎn)企業(yè)主要集中在山東、廣東和江蘇等地，代表性的公司有民士達(dá)、中航高科和中芳特纖等。其中，民士達(dá)是國內(nèi)最大的芳綸紙生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)能約為2200噸/年。民士達(dá)還成功研發(fā)出了芳綸1414及其絕緣材料，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。



目前，全球芳綸紙的排名前五的生產(chǎn)商是杜邦、民士達(dá)、贛州龍邦材料科技、超美斯和時(shí)代華先，這些廠商占有全球約13%的市場(chǎng)份額。



除杜邦之外，全都是中國企業(yè)！



今年9月，美國某知名行研公司芳綸紙市場(chǎng)研究報(bào)告中給出的五個(gè)頭部企業(yè)，其中四個(gè)都來自中國。



在產(chǎn)品端，我國的芳綸材料也行銷全球。以凱夫拉防彈材料為例，中國生產(chǎn)的防彈衣已經(jīng)占領(lǐng)全球七成以上的市場(chǎng)。小編之前文章中提過，連美國大兵都知道中國的防彈衣價(jià)格便宜用料足，紛紛自費(fèi)購買。



中國科學(xué)家們以無私奉獻(xiàn)，專注專業(yè)，完全結(jié)束了中國芳綸紙被“卡脖子”的歷史！



張美云曾說：搞科研的人，就要像黃大年一樣，耐得住寂寞，抵得住誘惑，守得住清貧，還要淡泊名利，低調(diào)務(wù)實(shí)不張揚(yáng)。



與胡健團(tuán)隊(duì)的合作中，中車在接受采訪時(shí)表示，科學(xué)家們的精神實(shí)在可歌可泣令人欽佩，科學(xué)家們攻克技術(shù)壁壘并非為了能夠從中獲利，而是為了解決國家的痛點(diǎn)。中國突破芳綸紙的技術(shù)壟斷，標(biāo)志著中國科技實(shí)力和產(chǎn)業(yè)能力的發(fā)展翻開了新的一頁。



這不僅是材料科學(xué)的突破，還可以帶動(dòng)其他高科技產(chǎn)業(yè)的崛起。未來，隨著新能源和新材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用，芳綸紙將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。



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