在近期結(jié)束的2019年度天津市科學技術(shù)獎勵大會上，由卡本復合材料（天津）有限公司、天津工業(yè)大學和東方電氣（天津）風電葉片工程有限公司共同完成的《碳纖維結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能調(diào)控技術(shù)的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化》項目榮獲2019年度天津市科學技術(shù)進步二等獎。

此次研究項目能夠取得一定的成果，核心驅(qū)動力在于早期研發(fā)的持續(xù)投入，富有智慧的校企合作以及高水準、有見識的專業(yè)人員。他們獨特的洞察力與專業(yè)的研發(fā)能力帶給加固行業(yè)，乃至社會新的機會。

近日，我們與本次項目參與者，卡本復合材料（天津）有限公司的復材研發(fā)工程師閆民杰進行了一次詳談，對于本次項目中的種種細節(jié)進行了分享。

一 、黑金時代

堅如磐石，韌如發(fā)絲。眾所周知，碳纖維是一種輕質(zhì)、高強、高模量和耐高溫的的材料。正是這種獨具特色的材料，在近二十年來開啟了它的“黑金時代”，不僅在國防航天航空高精尖領(lǐng)域具有著戰(zhàn)略地位，同時也廣泛應用于交通運輸、風電、運動設備以及土木等民用領(lǐng)域。

這也引起了全世界對它的廣泛研究：僅2010-2017年，全世界共發(fā)表相關(guān)論文16553篇，申請發(fā)明專利26390項，均呈現(xiàn)出逐年穩(wěn)步上升的態(tài)勢。與此同時，世界對于碳纖維的需求也在不斷提升。

“在過去的二十幾年中，幾乎是碳纖維研究發(fā)展的黃金時代。國外相關(guān)的研發(fā)技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但國內(nèi)來說在其性能方面還有所欠缺。”閆民杰說，“我們想要去進行一些研究，以此來提升碳纖維復合材料的各類性能。”

無獨有偶，力學性能不達標的問題在以碳纖維為主要原材的加固行業(yè)，同樣存在�？ū咀鳛榻ㄖ�結(jié)構(gòu)加固中的一員，在實際加固施工中也會遇到碳纖維加固材料與界面粘貼不牢靠、性能無法達到最佳的情況，這都會導致無法保障建筑結(jié)構(gòu)安全。

而在那時，以研究碳纖維力學性能和結(jié)構(gòu)為主的天津工業(yè)大學團隊進入了卡本的視線。在短暫的溝通交流后，二者當即決定開展緊密而深度的合作，為保障建筑結(jié)構(gòu)安全而努力。

二、合作的力量

2013年，天津工業(yè)大學團隊開啟了碳纖維結(jié)構(gòu)優(yōu)化與性能調(diào)控技術(shù)的研發(fā)工作。“與工大的合作，將讓卡本在實際施工中面臨的問題得以緩解。同時卡本也會使項目從理論研究走向?qū)嶋H應用。”閆民杰談到。

但研發(fā)工作并非一帆風順，每一個研發(fā)成果的背后，離不開過程中無數(shù)次的糾結(jié)與試錯。

在前人有關(guān)碳纖維復合材料的研究中，針對其結(jié)構(gòu)性能改變的研究其實已有很多。質(zhì)子輻照、電子輻照、超聲波、紅外線……種種方式得到的結(jié)果均讓人大失所望。由于材料的復雜性，使得增強材料碳纖維本身、基體材料環(huán)氧樹脂及二者結(jié)合的界面等因素都可能對性能產(chǎn)生影響，這使研究工作的開展增加了難度。

談及參與項目的那段時間，閆民杰表示，由于影響因素過多，準備大量的樣品進行各類對比測試是家常便飯，常常是從早忙到晚。“印象最深的一次，我和同伴們制備復合材料樣品，花費三天三夜，連軸轉(zhuǎn)”。

功夫不負有心人，在多次試錯和思考后，他們找到了高能量的γ射線。實驗證明，γ輻照能夠在一定程度上改變碳纖維復合材料的結(jié)構(gòu)，對力學性能，特別是拉伸強度、抗疲勞等方面均有明顯提升。

當研發(fā)結(jié)果出來的那天，閆民杰喜出望外。原以為也會如同他人一樣得不到結(jié)果，卻在這一刻得到了最好的回報。

“這不只是我一個人努力的結(jié)果，從2013年項目開始，我的老師，還有師兄師姐們花費了很多心血在項目上。正因為有他們之前的辛勤付出，才能讓我們后續(xù)的研究得到了階段性的成果。”

三、未來追夢

安全是卡本始終專注的領(lǐng)域，而卡本與天津工業(yè)大學的合作從未離開過“安全”二字。可以說，目前研究項目取得的成果意義巨大，這也是此次能夠榮獲天津市科技進步二等獎的原因之一。

“這個研究成果如果廣泛應用于建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，不但能更大程度保障碳纖維復合材料與界面的粘接效果，護航結(jié)構(gòu)安全；更能節(jié)省進口國外材料帶來的成本，直接創(chuàng)造經(jīng)濟效益。”

關(guān)于未來，閆民杰希望此項目的合作能夠在實際應用方面更進一步，服務于更廣泛的用戶。同時，加快其它材料與技術(shù)的研發(fā)速度，與國外相匹敵，更好保障建筑結(jié)構(gòu)與人民生命財產(chǎn)安全，真正做到“創(chuàng)新技術(shù)，鑄就精品，護航安全”的使命。

要實現(xiàn)安全又具有高經(jīng)濟效益的研發(fā)成果應用，卡本和其他伙伴們還有很多工作要做。但對所有人來說，這就是最理想的工作。

(新媒體責編：syhz0808)