人民日报聚焦吉林化纤青年团队:从“一根丝”到全产业链的国产突破

14分钟前

攻关团队简介


吉林碳谷“中国质量”35K碳纤维核心技术攻关青年团队,由吉林化纤集团碳谷公司的24名青年科研人员组成。团队始终以突破碳纤维技术封锁、提升国产碳纤维研发制造水平为目标,全程自主设计全套实验装置,独立研发出35K碳纤维原丝成熟生产工艺。2026年,这支青年团队成功斩获中国青年五四奖章集体荣誉。


走进吉林化纤集团碳谷公司的生产车间,隆隆机器声不绝于耳,一束束银灰色的碳纤维原丝在设备间快速穿行,依次经过预洗、加湿、氧化、低温碳化、缠绕等多道工序,最终加工成为成品碳纤维。公司高性能车间副主任陈浩介绍:“单根碳纤维比头发丝还要细,密度不到钢材的四分之一,强度却能达到钢材的7到9倍,是高端制造领域不可或缺的关键材料。”


2025年,吉林化纤集团联合东华大学等9家高校、科研院所与行业龙头企业共同完成的“大丝束碳纤维及复合材料规模化制造关键技术与大型风电叶片产业化”项目通过技术鉴定,这意味着我国在35K大丝束碳纤维应用于海上大型风机叶片领域,已经实现了核心技术突破。


八次技术研讨:


“性能达标只是底线,生产还要算好成本账”


化验室内,电脑屏幕清晰显示着碳纤维切面的显微图像,一个小圆圈就对应着一根35K碳纤维的单丝截面。24岁的技术员王鹤霏盯着屏幕仔细观察,连忙开口询问:“师父您看,图片左下角有气泡,这是什么问题呀?”质量管理处管理人员于健听完指导道:“切换一下上下光源再拍一张,看看是镜头沾了杂质,还是单丝本身带的。”


“做检测必须细之又细,我们稍微松一点标准,后面生产就可能出大问题。”于健不忘叮嘱年轻技术员。


很多人并不清楚35K碳纤维到底是什么,行业里“K”是碳纤维丝束的计量单位,1K代表1000根单丝,35K就是由3.5万根单丝汇集而成的一束碳纤维,研发生产的难度可想而知。于健感慨说:“就像普通人的头发都没法做到粗细完全一致,我们要让3.5万根单丝的长度、粗细等所有指标都趋近统一,这块硬骨头不好啃。”


过去因为生产工艺被国外封锁,大丝束碳纤维市场长期被海外企业垄断。2016年,为了打破垄断、降低生产成本、提升国产产品的市场竞争力,吉林碳谷专门组建了这支青年技术攻关团队,经过多轮试验后团队发现,和已有的碳纤维产品相比,35K碳纤维能在性能、生产效率和生产成本三者之间找到更优的平衡点。


吉林碳谷公司总经理陈海军介绍:“和50K碳纤维比,35K的生产效率更高;和24K碳纤维比,它更不容易发生断裂,优势很明显。但有了方向,怎么攻破技术难关?创新就得打破行业里的固有思路。”围绕技术升级、设备改造等一系列“卡脖子”难题,团队对接上下游合作单位,联合组织召开了整整八次技术研讨会,一点点啃下难题。


前几次研讨会上,“喷丝板”是大家聊得最多的关键词。陈海军用了一个生动的比喻:制作碳纤维的原材料聚合液就像面团,喷丝板就是把面团挤压成均匀细面条的核心工具,喷丝板的孔径、长径比、表面光洁度,直接决定了成品丝束的质量。研发初期,团队沿用行业常规方案,把现成的多个喷丝板组合使用,可生产出来的35K碳纤维,无论是强度还是稳定性都达不到要求。


后来团队联合高校和专业生产厂家共同攻关,研发人员干脆扎进了实验室,靠着一股子韧劲一点点摸索,把生产一线的实际经验和理论研究结合起来反向推导,对备件材质、工艺参数、孔道结构一个个调试、一遍遍优化,最终成功研发出适配35K碳纤维生产的专用喷丝板。


不只是喷丝板,每开一次研讨会,35K碳纤维的多项生产指标就会优化一轮。到2017年,历时大半年的攻关后,团队产出的35K碳纤维在硬度、强度等所有力学性能指标上全部达标。


最后一次研讨会上,85后纺丝车间副主任单鑫提出了新的问题:“性能过关是基础,但生产不能不计成本,我们还要再抠。”原来35K碳纤维生产过程中,需要用油剂浸润形成保护膜才能顺利成型,可如果油剂用量把控不好,不仅会浪费原料,还会影响后续工序的稳定性,严重时甚至会造成产品不合格,只能停机调整。团队考虑到吉林四季分明,空气湿度差异大,研讨会结束后一步步微调参数,最终找到了适配不同季节的最优用油方案。


十万米连续量产:


“就算拿显微镜挑问题,我们也敢接”


和传统金属材料比,碳纤维有着强度高、重量轻、可塑性强的突出优势。陈海军告诉记者:“我们抠这百分之零点几的指标不是瞎忙活,省下一分钱的成本,我们在市场上就多一分竞争力。”据了解,生产1吨成品碳纤维,需要消耗2吨碳纤维原丝,原料成本高、成品价值大,生产过程中稍有偏差就会造成巨大损失。


要打开市场,能稳定量产、性价比突出的35K碳纤维是基础。研发阶段的指标基本达标了,但投入规模化生产的时候,新的问题又出现了。和实验室小批量研发不同,生产线上要求连续产出10万米的35K碳纤维丝束,再缠绕成统一规格的丝筒才能运输销售。丝束越长,出现强度不达标、毛丝增多也就是单丝断裂的概率就越高。于健说:“这个问题不解决,成品的整体性能就上不去,根本没法推向市场。”


为了解决量产难题,单鑫带领团队针对生产线设备展开攻关。他们把传动辊的连接方式从单向支撑改成双向支撑,同时不断试验新的材料,升级设备材质提升结构强度,以此提升传送过程的稳定性,减少单丝因为摩擦出现断裂的可能;之后又推进全流程清洁生产,从最源头的聚合单元生产开始,层层清洁过滤,在全系统、全流程都推行精准管控,减少杂质进入体系,从源头提升35K碳纤维的生产稳定性。


于健是项目从无到有的见证者,他回忆说:“刚投产的时候,只要检测出性能不达标,我就急得睡不着觉,但没有人说放弃,大家都在想办法解决问题。”现在,35K碳纤维强度、模量、纤度等指标的检测通过率越来越高。于健说:“现在就算客户拿显微镜一样挑毛病,我们也一点不怕。”


傍晚时分,一批批包装完成的35K碳纤维原丝从吉林碳谷仓库出库,运往下游的碳化和复合材料生产企业。这些轻盈又坚韧的材料,经过深加工后会成为风电叶片核心部件主梁碳板。目前,吉林碳谷已经联合下游企业和国内多家风电主机厂签订了长期供货协议,国产35K碳纤维已经实现批量应用,走进了全国各大风电场。


传帮带大练兵:


“细细一根丝,藏着所有人的心血”


“现在开始劳动竞赛!”在吉林碳谷的生产车间里,一场缠辊应急处理竞赛正在进行。“发现缠辊!”值班长吹响哨子报警,立刻和另一名工作人员一起抬起丝束辊,老师傅郎学刚迎上慢速转动的辊轮,一刀精准砍断缠绕的丝束,整个过程干脆利落,生产线很快恢复正常运行。郎学刚介绍:“公司给新员工做培训,缠辊处理是必修课,黄金处理时间只有10秒,慢一点都不行。”


要练出这样过硬的操作水平,离不开长期的实操练习和经验积累。在碳纤维行业,培养一名成熟的岗位操作工一般需要两到三年的时间,怎么把技术留下来、把人才留住?


公司依托班前会等日常平台,鼓励一线员工轮流分享实操心得,把大家在一线攒下来的小经验、小技巧系统梳理出来,固化后在全公司推广,慢慢形成了统一规范的生产操作标准。郎学刚是团队里的“金牌讲师”,在微培训、劳动竞赛这些活动里,他总是不厌其烦,一有空就手把手给年轻人讲解操作要领,一遍遍示范动作。


同时,公司的管理模式也在不断升级。过去缠辊这类生产工艺问题大多靠人工处理,去年各个车间陆续加装了自动化预警装置,大大减轻了一线员工的劳动强度。现在,以陈浩、王鹤霏为代表的一大批90后、00后年轻人,已经逐步成长为研发生产攻关的骨干力量。


“细细一根丝,背后是我们所有人的万般心血。”陈海军说,未来吉林化纤集团的碳纤维产业链会越做越大,团队还会继续提升产品的性能和稳定性,力争让国产碳纤维在更多高端领域实现国产化替代。“让我们个人的理想,和国家的需求同频共振,持续奋斗,这就是我们整个团队共同的追求。”陈海军说。


初审:刘怡彤


复审:曲翱


终审:陈尤欣


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