210秒“全”释硬科技·“现实版飞刃”撑起国之重器“硬核”未来↓

2026-01-15 15:46来源: 央视网

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  央视网消息:性能碳纤维被誉为“地表超强材料”,是航空航天、国防军工等国家战略性产业不可或缺的关键基础材料。经过多年研究攻关,中国科学院山西煤炭化学研究所实现T1000级碳纤维全流程自主可控的重大突破,并实现了国产化量产。

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  还记得《三体》里能将钢铁巨轮轻松切割的“飞刃”吗?最近,中国科学院山西煤化所磨剑数十年,和有关单位联合打造出国产T1000级高性能碳纤维,这正是现实中应用性能最接近“飞刃”的超强材料。

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  这是已经实现量产的这种“地表超强材料”,每一股有12000根单丝,单丝直径不到头发丝的十分之一,却强到不可思议。这样1米长的碳纤维只有0.5克重,抗拉强度超6600兆帕,能拉动约200公斤的重物也不会断,是钢材料的7到8倍。这根“现实版飞刃”是怎么造出来的?又将撑起哪些硬核未来?

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  这里是碳纤维诞生地的摇篮,化合物在这里聚合之后,通过干喷湿纺的工艺,在这个池子里诞生了这样的一个原丝。这是一束原丝,看着像我们生活中常见的透明胶条,但其实它包含有4000—6000根原丝,2—3束拧成一股,每一股最后就形成了12000根原丝,然后进行到后续的工艺当中。

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  真正的“神力”,除了诞生之初的聚合,就是用化学反应在原子层面编织出精妙的强韧网络。白色的丝束首先被送进氧化炉,逐渐变成黄褐色。接着是最关键的碳化环节,丝束被送进1000—1500℃的高温炉,分子里的氢、氧等杂质被彻底剥离,最后只留下高纯度的碳原子。

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  纯碳材料就能成为超强材料么?其实并非如此。生活中最常见的石墨铅笔芯和T1000碳纤维,本质上都由碳原子构成,但一个一掰就碎,一个成束之后却能拉动汽车。天差地别的根源就在我们看不见的原子“编织”方式里。

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  在微观纺织过程中,碳原子首先会连接成一张极其坚固的六边形网——石墨烯片层。这种网本身非常坚固,但如果无数张这样的网只是简单地堆叠在一起,就会像一摞扑克牌,轻轻一推就散开,石墨铅笔芯就是这种微观结构一掰就断。

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  而碳纤维的“纺织”工艺要精妙得多,它就像是用分子胶水,把每一层都不规则地牢牢粘合在一起,再整体压实。最终形成一个既有纵向纤维,又有横向锁死的超级立体网络。所以,当我们拉扯这根碳纤维时,力量会沿着数以亿计的碳原子网均匀分散。

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  如今,这种被称为“黑色黄金”的地表超强材料正在走出实验室,成为航空航天、国防军工、新能源、高端装备等国家战略性产业不可或缺的“核心骨架”。这根“现实版飞刃”未来也将撑起更多国之重器的腾飞梦想!

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