Gentian berprestasi tinggi-adalah bahagian penting dalam industri bahan baharu. Ia adalah bahan strategik untuk sektor gentian kimia China. Pembangunan mereka menjejaskan ekonomi negara dan keselamatan strategik. Sepanjang dekad yang lalu, dengan sokongan kerajaan, perusahaan, institut penyelidikan dan persatuan industri, China telah menumpukan pada teknologi kritikal, mengembangkan aplikasi hiliran, dan mempromosikan skala industri, kemajuan teknikal dan pembangunan sistem. Usaha ini telah mengecilkan jurang hampir 30 tahun dengan negara maju, mencapai kejayaan dan hasil yang ketara.

Pada masa ini, gentian karbon domestik menyumbang kira-kira 28% daripada pengeluaran global, gentian aramid kira-kira 23% dan gentian polietilena berat -molekul ultra-tinggi-(UHMWPE) kira-kira 66%. Secara keseluruhan, China telah menjadi salah satu negara teratas dalam skala pengeluaran dan julat aplikasi. Gentian karbon, gentian aramid, UHMWPE, dan pengeluaran gentian basalt berada di kedudukan tiga teratas dunia, dengan produk arus perdana mencapai tahap global yang maju dalam teknologi, keluaran dan kualiti.

Perkembangan pesat gentian berprestasi tinggi- domestik meningkatkan daya saing pembuatan dan menyumbang kepada aeroangkasa, pertahanan, kuasa angin, kejuruteraan awam, pemberat ringan automotif dan kejuruteraan marin.

1. Pengembangan Skala Industri yang Mantap

Pada 2021, jumlah kapasiti gentian berprestasi tinggi-China mencecah sekitar 195,000 tan, dengan pengeluaran 102,000 tan. Pengeluaran gentian karbon, gentian aramid, UHMWPE, dan gentian basalt berterusan melebihi 10,000 tan setiap satu. Keluaran gentian karbon mencecah 29,000 tan, meliputi-kekuatan tinggi, modulus-perantaraan, modulus-tinggi dan modulus-tinggi-tinggi (bersamaan dengan T300, T700, T800, T40, M4, dll.).

Gentian lain seperti polyphenylene sulfide (PPS) dan polytetrafluoroethylene (PTFE) telah berkembang secara berterusan, manakala polieter eter keton (PEEK), silikon karbida, poli(p-phenylene benzobisoxazole) (PBO), dan gentian poliester aromatik sepenuhnya telah menyaksikan kemajuan baharu dalam teknologi pengeluaran utama.

2. Peningkatan Ketara dalam Teknologi dan Peralatan

Tahap teknikal gentian berprestasi tinggi-telah bertambah baik, dengan kualiti gentian yang lebih baik, pembezaan produk dan kestabilan pengeluaran.

a. Serat Karbon
China kini mempunyai tiga sistem pengeluaran prekursor: DMSO, DMAc, dan NaSCN. Proses pemutaran basah-kering dan pemutaran basah dioptimumkan secara beransur-ansur, meningkatkan kecekapan pengeluaran. Teknologi utama telah maju daripada pengindustrian T300 kepada gentian karbon T700, T800, 24k, dan penemuan dalam gentian tunda T1000, T1100, M55J, M60J dan 48k. Berbanding dengan Toray Jepun, gentian karbon siri DMSO{13}}China meliputi hampir semua gred yang setara.

b. Gentian Berprestasi Tinggi{1} Organik
Para-aramid telah mencapai ribuan-tan perindustrian. -kekuatan tinggi dan-modulus para-tinggi kini dihasilkan di dalam negara dan disahkan dalam peralatan perlindungan peribadi. Filamen para-aramid berwarna dan gentian kekuatan ultra-tinggi-(bersamaan dengan Kevlar KM2) tersedia untuk topi keledar tentera.

Gentian UHMWPE telah bertambah baik dalam kekuatan tinggi, modulus tinggi, penafi halus, rintangan haba dan rintangan rayapan. Teknologi resin khusus-serat baharu juga telah dibangunkan.

Gentian polimida telah maju dalam sintesis polimer, pembentukan gentian, pasca-rawatan dan peralatan, menghasilkan siri modulus-haba tinggi, haba-berwarna dan tinggi-kekuatan tinggi-tinggi dalam pelbagai penafian. Gentian PPS kini menawarkan produk denier halus (1.1 dtex) untuk penapisan suhu tinggi-tinggi yang lebih tepat. Inovasi pengeluaran gentian PTFE meningkatkan penapisan dan kekuatan, membolehkan media penapis berbilang lapisan untuk kawalan pelepasan industri.

c. Gentian Berprestasi Tinggi-Tak Organik
Gentian basalt berterusan telah mencapai siri-kekuatan tinggi, modulus-tinggi dan alkali-tinggi. Simulasi relau dan reka bentuk yang dioptimumkan meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos. Gentian karbida silikon berterusan telah -perindustrian generasi kedua termaju dan sedang diuji dalam enjin aeroangkasa dan komponen kuasa nuklear.

d. Peralatan Fiber
Peralatan utama untuk pengeluaran polimida, UHMWPE, serat karbon dan gentian aramid telah dibangunkan dan dinaik taraf dalam negara, dengan kapasiti-talian tunggal melebihi 300 tan/tahun untuk talian gentian karbon UHMWPE dan 3,000 tan. Relau grafit sehingga 1,000 mm lebar telah dihasilkan di dalam negara, memastikan kebebasan daripada teknologi asing.

3. Aplikasi Produk yang Dipertingkatkan

Gentian berprestasi tinggi domestik-digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, pertahanan, kuasa angin, kejuruteraan awam, automotif, kereta api, marin, komunikasi, peralatan perlindungan, perlindungan alam sekitar dan sukan.

Pada 2021, jumlah penggunaan domestik mencapai 149,000 tan:

Gentian karbon: 62,300 tan (46.5% domestik), terutamanya untuk bilah turbin angin (22,500 tan).

Serat Aramid: 26,000 tan, dengan permintaan yang stabil dalam penebat, rintangan api, dan aplikasi kalis peluru.

UHMWPE: 25,000 tan, tumbuh dalam tali,-sarung tangan tahan potong dan pasaran pengguna.

Kain pelindung berasaskan polimida-digunakan dalam pakaian pelindung hutan dan polis.

4. Platform Inovasi

China telah membina platform R&D yang meliputi penyelidikan asas, teknologi kritikal dan demonstrasi aplikasi, seperti Pusat Penyelidikan Teknologi Kejuruteraan Gentian Karbon Nasional dan Pusat Teknologi Kejuruteraan Aramid Nasional. Universiti seperti Universiti Teknologi Kimia Beijing, Universiti Shandong dan Universiti Donghua bekerjasama dengan industri untuk menangani teknologi teras.

Pusat Inovasi Pembuatan Gentian Fungsian Lanjutan Nasional, yang ditubuhkan pada 2019, mempercepatkan peningkatan industri dan pembangunan mampan.

5. Sokongan Dasar

Dasar sejak tahun 2000-an, termasuk "Rancangan Lima-Tahun ke-13" untuk sains, industri baru muncul strategik dan bahan baharu, telah menyokong-pembangunan gentian berprestasi tinggi. Permohonan ketenteraan dan pertahanan menerima pembiayaan khas, mempromosikan penyelidikan, perindustrian, dan penggunaan pasaran.

6. Kesan Ekonomi dan Sosial

Pengeluaran gentian berprestasi tinggi- domestik memecahkan monopoli asing, meningkatkan daya saing pembuatan dan menyokong aplikasi aeroangkasa, pertahanan, tenaga angin, pembinaan, automotif, marin dan alam sekitar.

Contohnya, mengurangkan berat kenderaan sebanyak 100 kg mengurangkan pelepasan CO₂ sebanyak 5 g/km, dan 20% pesawat lebih ringan mengurangkan CO₂ tahunan sebanyak 140 tan. Gentian karbon juga menyokong aplikasi tenaga hijau dalam fotovoltaik, angin dan kuasa hidrogen.

Gentian-berprestasi tinggi adalah penting untuk pembuatan China dan strategi pembangunan-berkualiti tinggi. Menjelang 2025, R&D dan pengeluaran domestik dijangka mencapai tahap antarabangsa, dengan produk terpelbagai, kapasiti boleh skala dan peralatan utama bebas.

Industri akan menumpukan pada teknologi pengeluaran besar-besaran-berprestasi tinggi,-rendah dan stabil, membentuk ekosistem "reka bentuk–pembuatan–penilaian–pengesahan" yang lengkap. Ini akan mengembangkan aplikasi dalam sektor pertahanan dan ekonomi utama, mengukuhkan kemerdekaan teknologi China.

Sumber: High-Fibers and Applications, Chinese Society for Composites, Mechanical Engineering Materials (sebahagian kandungan daripada sumber dalam talian).