美国高性能碳纤维技术发展史研究

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1、美国高性能碳纤维技术发展史研究周宏摘要：较全面地综述了美国科学家在高性能碳纤维技术发展初期所做的科学技术贡献。碳纤维发明于美国，最早被用作白炽灯的发光体，目前其高端应用主要是航空航天器的结构材料。在将碳纤维应用从灯泡拓展到航空航天器的过程中，原美国联合碳化物公司帕尔马技术中心(UnionCarbideCorp.'sParmaTechnicalCenter)的两位科学家在高性能碳纤维技术基础研究方面发挥了奠基作用。该中心罗格•贝肯(RogerBacon)1958年发现了"石墨晶须(graphitewhiskers)”超高强度现象，并于1964年发明了制备高模量碳纤维

2、的“热拉伸(hot-stretching)”高温处理技术;伦纳德•辛格(LeonardSinger)1970年发明了中间相沥青基石墨纤维制备工艺技术。可以说，这三项发现发明开创了碳纤维高性能化发展的科学技术基础。关键词：碳纤维;发展史;高性能纤维;作者简介：周宏(1963—)，男，汉族，教授级高级工程师，长期致力于对位芳纶基单兵作战防护装备技术研究。2006年起，从事国产高性能纤维技术发展战略研究，任“十二五”国家重点科技专项(高性能纤维及复合材料专项)专家组专家。收稿日期：2016-12-28TheReviewofUSResearchHistoryforHigh

3、PerformanceCarbonFiberZHOUHongQuortermasterResearchInstituteofPLA;Abstract：Inthisarticle,thecontributionsofUSscientiststothetechnologicaladvanceofhighperformancecarbonfiberatitsearlystagearereviewed.CarbonfiberwasinnovatedinUnitedStates,whichwasfirstlyusedastheillumirmtorof1ightbulbs,

4、butatpresent,itisusedinmanyadvaneedappliedfieldslikerackcts,satellitesandaircrafts,etc.Onthelongwaytopushtheapplicationofcarbonfiber“fromlightbulbstoouterSpace",withwhichcarbonfiberhasbeenbecominghighperformanceones,twoscientistsoftheParmaTechnicalCenterofformerUnionCarbideCorp,played

5、keyroles.PhysicistRogerBacondiscoveredugraphitewhiskers”andfounditsspecialperformanccin195&alsoin1964hedevelopedthe“hot-stretching"technologyforproducinghigh-moduluscarbonfiber.In1970,scientistLeonardS.Singerdevelopedthetechnologyofproducinggraphitizedmesophasepitchfibers.Thethreetech

6、nologiesabovederivedfromthescientistsofParmeiTechnicalCenterfoundedthescientificandtechnicalbasisofhighperformancecarbonfiber.Keyword：enrbonfiber;researchhistory;highperformancefiber;Received：2016-12-28碳纤维诞生在美国，其高性能化的基础科学研究也发源在那里。今天，美国仍是世界高性能碳纤维的生产和应用强国。研究美国高性能碳纤维技术的发展历程，对我国碳纤维产业的技术进步

7、和健康发展会有所借鉴。木文综述了高性能碳纤维技术在美国的发展历史，分析了其经验教训。1碳纤维诞生在美国，始于白炽灯的发明碳纤维是作为白炽灯的发光体诞生的。英国化学家、物理学家约瑟夫•威尔森•斯万爵士(SirJo-sephW订sonSwan,1828一1914年)发明了以钳丝为发光体的白炽灯。为解决钳丝不耐热的问题，斯万使用碳化的细纸条代替钳丝。由于碳纸条在空气中很容易燃烧，斯万通过把灯泡抽成真空基木解决了这一问题。1860年斯万发明了一盏以碳纸条为发光体的半真空碳丝电灯，也就是白炽灯的原型。斯万发明的白炽灯比爱迪生(ThomasAlvaEdison,1847—19

8、31年)早