这个成果荣获“天津市科技进步奖”!究竟是如何炼成的?|卡本科技加固MS胶

在近期结束的2019年度天津市科学技术奖励大会上,由卡本复合材料(天津)有限公司、天津工业大学和东方电气(天津)风电叶片工程有限公司共同完成的《碳纤维结构优化与性能调控技术的研发及其产业化》项目荣获2019年度天津市科学技术进步二等奖。

 

此次研究项目能够取得一定的成果,核心驱动力在于早期研发的持续投入,富有智慧的校企合作以及高水准、有见识的专业人员。他们独特的洞察力与专业的研发能力带给加固行业,乃至社会新的机会。

近日,我们与本次项目参与者,卡本复合材料(天津)有限公司的复材研发工程师闫民杰进行了一次详谈,对于本次项目中的种种细节进行了分享。

一、黑金时代

坚如磐石,韧如发丝。众所周知,碳纤维是一种轻质、高强、高模量和耐高温的的材料。正是这种独具特色的材料,在近二十年来开启了它的“黑金时代”,不仅在国防航天航空高精尖领域具有着战略地位,同时也广泛应用于交通运输、风电、运动设备以及土木等民用领域。

 

这也引起了全世界对它的广泛研究:仅2010-2017年,全世界共发表相关论文16553篇,申请发明专利26390项,均呈现出逐年稳步上升的态势。与此同时,世界对于碳纤维的需求也在不断提升。

“在过去的二十几年中,几乎是碳纤维研究发展的黄金时代。国外相关的研发技术已经相对成熟,但国内来说在其性能方面还有所欠缺。”闫民杰说,“我们想要去进行一些研究,以此来提升碳纤维复合材料的各类性能。”

无独有偶,力学性能不达标的问题在以碳纤维为主要原材的加固行业,同样存在。卡本作为建筑结构加固中的一员,在实际加固施工中也会遇到碳纤维加固材料与界面粘贴不牢靠、性能无法达到最佳的情况,这都会导致无法保障建筑结构安全。

而在那时,以研究碳纤维力学性能和结构为主的天津工业大学团队进入了卡本的视线。在短暂的沟通交流后,二者当即决定开展紧密而深度的合作,为保障建筑结构安全而努力。

二、合作的力量

2013年,天津工业大学团队开启了碳纤维结构优化与性能调控技术的研发工作。“与工大的合作,将让卡本在实际施工中面临的问题得以缓解。同时卡本也会使项目从理论研究走向实际应用。”闫民杰谈到。

但研发工作并非一帆风顺,每一个研发成果的背后,离不开过程中无数次的纠结与试错。

在前人有关碳纤维复合材料的研究中,针对其结构性能改变的研究其实已有很多。质子辐照、电子辐照、超声波、红外线……种种方式得到的结果均让人大失所望。由于材料的复杂性,使得增强材料碳纤维本身、基体材料环氧树脂及二者结合的界面等因素都可能对性能产生影响,这使研究工作的开展增加了难度。

谈及参与项目的那段时间,闫民杰表示,由于影响因素过多,准备大量的样品进行各类对比测试是家常便饭,常常是从早忙到晚。“印象最深的一次,我和同伴们制备复合材料样品,花费三天三夜,连轴转”。

功夫不负有心人,在多次试错和思考后,他们找到了高能量的γ射线。实验证明,γ辐照能够在一定程度上改变碳纤维复合材料的结构,对力学性能,特别是拉伸强度、抗疲劳等方面均有明显提升。

当研发结果出来的那天,闫民杰喜出望外。原以为也会如同他人一样得不到结果,却在这一刻得到了最好的回报。

这不只是我一个人努力的结果,从2013年项目开始,我的老师,还有师兄师姐们花费了很多心血在项目上。正因为有他们之前的辛勤付出,才能让我们后续的研究得到了阶段性的成果。

三、未来追梦

安全是卡本始终专注的领域,而卡本与天津工业大学的合作从未离开过“安全”二字。可以说,目前研究项目取得的成果意义巨大,这也是此次能够荣获天津市科技进步二等奖的原因之一。

“这个研究成果如果广泛应用于建筑结构加固领域,不但能更大程度保障碳纤维复合材料与界面的粘接效果,护航结构安全;更能节省进口国外材料带来的成本,直接创造经济效益。”

关于未来,闫民杰希望此项目的合作能够在实际应用方面更进一步,服务于更广泛的用户。同时,加快其它材料与技术的研发速度,与国外相匹敌,更好保障建筑结构与人民生命财产安全,真正做到“创新技术,铸就精品,护航安全”的使命。

要实现安全又具有高经济效益的研发成果应用,卡本和其他伙伴们还有很多工作要做。但对所有人来说,这就是最理想的工作。

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