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困擾國內(nèi)先進復(fù)材行業(yè)發(fā)展的“十大癥結(jié)”
發(fā)布時間:2017-06-02
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以高性能增強纖維,特別是以碳纖維為增強型的先進復(fù)合材料,近年來在世界上了得到了人所共知的快速發(fā)展。先進復(fù)合材料技術(shù)是典型的軍民兩用技術(shù)。然而目前,國內(nèi)先進復(fù)合材料的發(fā)展并不如意,論及其應(yīng)用發(fā)展落后的原因,大致可分為10個方面。
 
一、思想認(rèn)識和理念相對落后
先進復(fù)合材料對國防建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展有著極為重要的作用,但國內(nèi)對此長期認(rèn)識不足。以飛機設(shè)計而言,全球先進軍用飛機的復(fù)材普及率已經(jīng)達到50%以上,而我國的軍機正式應(yīng)用在10%以下。目前,國內(nèi)大部分懂得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的總設(shè)計師并非飛機研制的設(shè)計師,特別是很多擁有決策權(quán)的高層技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)并非技術(shù)出身,這是導(dǎo)致國內(nèi)先進復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重落后的首要原因。
 
二、缺乏政府部門的有力組織和支持
先進復(fù)合材料技術(shù)學(xué)科交叉,協(xié)作面廣,需要相關(guān)政府部門有力的組織、支持和投入。長期以來,歐美等國制訂并投資了一系列發(fā)展計劃,如美國的ACEE計劃、歐洲的TANGO計劃和NGCW計劃,均為推動先進復(fù)合材料大型客機上復(fù)合材料機翼的應(yīng)用提供了強大的政治背景。需要注意的是,很多計劃和規(guī)范的制訂等都是多部門甚至多國聯(lián)合制訂并執(zhí)行,不是哪一個或哪幾個科研和工業(yè)部門就能勝任的。
 
三、基礎(chǔ)預(yù)研不到位,投資研制不足
與國外相比,國內(nèi)先進復(fù)合材料在技術(shù)領(lǐng)域缺乏戰(zhàn)略上、整體上的規(guī)劃與研究,投資亦顯嚴(yán)重不足,致使基礎(chǔ)研究薄弱,預(yù)研不踏實,導(dǎo)致技術(shù)上落后,工程實際問題未獲解決和很好解決。在為數(shù)不多的國家立項預(yù)研課題中,缺乏相對統(tǒng)一的組織領(lǐng)導(dǎo)、合作與協(xié)調(diào),存在多頭投入且又投入嚴(yán)重不足,研究力量不足、項目低水平重復(fù),從項目論證到評審鑒定諸環(huán)節(jié)問題較多。
 
四、設(shè)計環(huán)節(jié)薄弱,問題突出
先進復(fù)合材料應(yīng)用分外講究設(shè)計、材料與工藝三者密切結(jié)合。設(shè)計環(huán)節(jié)的薄弱,已嚴(yán)重制約了我國先進復(fù)合材料應(yīng)用的發(fā)展。國外十分重視有組織地制訂相應(yīng)規(guī)范,以“開發(fā)編制全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),改進最終產(chǎn)品一致性”的方式,減少風(fēng)險,促進應(yīng)用,這一方面,我們同樣比較落后。
 
五、制造技術(shù)發(fā)展滯后,設(shè)備需改造更新
制造在現(xiàn)代復(fù)合材料技術(shù)中占有至關(guān)重要的地位,一切產(chǎn)品都要通過制造方能變?yōu)楝F(xiàn)實。近年來,以自動鋪帶和自動鋪絲為核心的復(fù)合材料自動化制造技術(shù)正在世界上蓬勃發(fā)展,并逐步向民用領(lǐng)域推廣。這一點,與國外相比,我們的差距更大。
 
六、成本高制約應(yīng)用發(fā)展
先進復(fù)合材料生產(chǎn)成本高,是制約其擴大應(yīng)用發(fā)展的主要障礙之一。鑒于此,西方發(fā)達國家近年來紛紛制訂低成本的復(fù)合材料發(fā)展計劃,發(fā)展低成本的復(fù)合材料綜合技術(shù)。如汽車領(lǐng)域應(yīng)用復(fù)合材料,筆者認(rèn)為其成敗的關(guān)鍵主要就在于快速成型的低成本制造技術(shù)的成功研發(fā)。相比之下,國內(nèi)至今沒有系統(tǒng)的制定和執(zhí)行低成本計劃,缺乏深入、具體的研究和實踐,致使汽車復(fù)合材料產(chǎn)品價格居高不下。當(dāng)然,正確看待成本也是國內(nèi)需要關(guān)注的問題。
 
七、缺乏原始技術(shù)創(chuàng)新,創(chuàng)新能力不足
應(yīng)用發(fā)展歸根結(jié)底是要能不斷開發(fā)出新的有競爭力的適銷對路的產(chǎn)品,投放市場獲取效益。以碳纖維為例,目前我國進入碳纖維研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)已多達30多家,建成產(chǎn)能達萬噸以上。但2014年的產(chǎn)量僅在3000噸左右,還存在著“有產(chǎn)能無產(chǎn)量,有產(chǎn)量無質(zhì)量”的情況,若新的下游產(chǎn)品開發(fā)不出來,這些纖維就沒有出路。歷史經(jīng)驗已經(jīng)指明,當(dāng)纖維供應(yīng)充足時靠賣纖維是不賺錢的,必須大力開發(fā)下游產(chǎn)品。
 
八、使用保障能力不足,研發(fā)不夠
使用保障是一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在其壽命期內(nèi)、在規(guī)定的環(huán)境條件下,不受限制地使用所需要的與可能的后勤保障的綜合量度。一旦復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展擴大到一定程度,必然會遇到這個問題。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在制造和使用過程中會有各種缺陷和損傷,諸如分層、裂紋、沖擊損傷、表面劃傷、雷擊損傷以及戰(zhàn)傷等,這些都需要修理。復(fù)合材料修理實際多是采用膠接補片的方式修理,既可修理復(fù)合材料結(jié)構(gòu),又可修理金屬結(jié)構(gòu),故復(fù)合材料修理近年來已發(fā)展為一門產(chǎn)業(yè),應(yīng)受到重視。
 
九、沒有啟動回收再利用問題的研究解決
使用到期的復(fù)合材料制品和生產(chǎn)加工中產(chǎn)生的邊角余料的回收再利用,將是一個重要話題?;厥赵倮玫膫鹘y(tǒng)辦法是粉碎、焚燒和掩埋,既不科學(xué)又不經(jīng)濟,現(xiàn)在歐洲有些國家如德國等已禁用這些方法。新的研究辦法包括高溫裂解、溶劑萃取等,而回收的產(chǎn)品多以短纖維碎料等形式在此應(yīng)用,這一市場的需求很大,需要引起業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。
 
十、人才短缺,不能滿足應(yīng)用發(fā)展的需求
目前,國內(nèi)缺乏掌握現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)和工程制造技術(shù)的人才,這一問題與高校的培養(yǎng)機制有關(guān)。多數(shù)重點高校設(shè)有材料學(xué)院,培養(yǎng)了一些材料方面的人才,但鮮有復(fù)合材料設(shè)計與制造專業(yè)。筆者曾參觀過美國、英國、澳大利亞以及臺灣的多家相關(guān)重點高校,他們普遍設(shè)有復(fù)合材料課程,并強調(diào)動手能力,參加項目親手做制件。除相關(guān)高校正式開課外,利用社會力量進行在職人員的培養(yǎng)也非常必要。(來源:中國復(fù)合材料學(xué)會)

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