碳化硅作為應用廣泛的耐火材料，在傳統(tǒng)領域早已是屢見不鮮，近些年隨著大功率電子器件的發(fā)展，也乘著第三代半導體的東風在全世界范圍內刮起了大力發(fā)展碳化硅半導體的浪潮，然而世界矚目之下，有一個相對小眾的領域卻是已默默研究發(fā)展了30余年，那就是極具應用價值，在如今的航天和軍工等領域不可或缺的——碳化硅纖維。

說起特種纖維，大家想必首要想到的便是碳纖維，作為樹脂材料的增強體，所復合形成的碳纖維增強樹脂（CFRP）具有優(yōu)異的綜合性能，其在導彈、空間平臺和運載火箭、航空器、先進艦船、軌道交通車輛等十幾個領域均有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

但碳纖維雖然有著高強度、高韌性的優(yōu)異性能，在耐溫性上卻有一定的限制，相比之下，碳化硅纖維在極端條件下也能夠保持良好的性能，尤其是耐高溫、抗氧化性、高強度、高模量、高化學穩(wěn)定性等特點，在尖端科技領域，如替代高溫合金的發(fā)動機熱端結構件，它是首選材料。

用作增強體的碳化硅材料從形態(tài)上分為晶須和連續(xù)碳化硅纖維。

晶須是一種單晶，碳化硅的晶須直徑一般為0.1～2um，長度為20～300um，外觀是粉末狀，是一種很少缺陷的，有一定長徑比的單晶纖維，它具有相當好的抗高溫性能和很高強度。主要用于需要高溫高強應用材質的增韌場合，如航天材料、高速切削刀具等。

連續(xù)纖維一般是采用先軀體轉化法生產的長絲，具有高強度、高模量及高抗氧化性能，是制備耐高溫復合材料的理想的增強體。

早在上世紀80年代，我國就看到了碳化硅纖維的巨大應用價值，提前布局，專門組織國內xx大學相關科研人員成立了SiC纖維課題組，先后突破了原材料制備與合成聚碳硅烷、連續(xù)熔融紡絲、不熔化處理、燒成等關鍵技術，于1991年建成了國內第一條連續(xù)碳化硅纖維實驗生產線。

第一代SiC纖維于2005年后實現(xiàn)工業(yè)化生產，一舉打破了日美等國長期以來對該類軍事敏感材料的技術封鎖和產品壟斷。

但由于第一代SiC纖維存在氧含量高導致空氣中長期使用溫度不能超過1050℃的不足，與高溫合金相當，優(yōu)勢不明顯。因此，xx大學開展了第二代(KD-II型)SiC纖維關鍵技術攻關。在保持聚碳硅烷反應活性的同時，通過優(yōu)化聚碳硅烷組成與結構，突破了可紡性良好的高軟化點聚碳硅烷合成及無氧不熔化處理技術，優(yōu)化了預燒和終燒工藝，掌握了具有自主知識產權的第二代連續(xù)SiC纖維工程化制備技術。

而為了推動第二代連續(xù)SiC纖維的產業(yè)化，xx大學與九江中船儀表有限責任公司合作于2016年5月在寧波市奉化經濟技術開發(fā)區(qū)籌建了控股子公司寧波眾興新材料科技有限公司，建設第二代連續(xù)碳化硅陶瓷纖維產業(yè)化線，以滿足我國國防建設及高端民用裝備市場對高性能連續(xù)SiC纖維的需求。

此前，世界上僅日本和美國能批量提供通用級和商品級的SiC纖維，已實現(xiàn)產業(yè)化產能達百噸級的僅有日本碳公司和日本宇部興產株式會社。美國GE、法國賽峰和日本碳素公司三家合資成立的日本NGS高級纖維株式會社，主要從事開發(fā)與生產航空發(fā)動機部件等使用的第三代碳化硅纖維。

小編近日實地拜訪了寧波眾興新材料科技有限公司，技術人員介紹，根據(jù)纖維組成、結構及性能的發(fā)展變化過程，先驅體法制備的碳化硅纖維可分為三代。第一代纖維耐溫性可達1050℃；第二代纖維耐溫性可達1350℃，在眾興已實現(xiàn)量產，基于此制造的SiC/SiC陶瓷基復合材料相比用于發(fā)動機材料的高溫合金，其工作溫度可提高200℃以上，結構減重30%，燃油效率提高10%以上；第三代為高密度、近化學計量比、多晶碳化硅纖維，其耐溫性能大于1500℃，能滿足更多尖端裝備需要，若摻雜特殊金屬可將耐溫提高至1900℃，目前眾興與相關院所正在合作研發(fā)中。

連續(xù)碳化硅纖維

連續(xù)SiC纖維產品應用

目前眾興新材料所生產的連續(xù)SiC纖維批量化長度可達1000m，已走在世界前列，主要用于航空、航天、核工業(yè)等領域。由于制造工藝的特性，導致SiC纖維現(xiàn)在的價格仍極為昂貴，大多數(shù)領域都難以承受，SiC纖維的推廣應用仍有很長的一段路要走。

不過對于一些有特殊性能要求的應用領域，SiC纖維不失為一種極優(yōu)良的耐溫增韌填料，只需少量添加復合，或許就能使產品突破瓶頸，達到更優(yōu)的性能，在大規(guī)模應用還難以實現(xiàn)的當前，SiC晶須或短纖維作為功能性填料也是一種值得嘗試的應用方式。

碳化硅短纖維

可以預見到，未來我國的SiC纖維研發(fā)將進入合作與競爭并存的快速發(fā)展階段，一方面加速第二代、第三代SiC纖維的產業(yè)化進程，降低制造成本，推動SiC纖維在航空航天領域的規(guī)模應用以及民用、核能等領域的應用，另一方面功能化SiC纖維將呈現(xiàn)百花齊放的格局，圍繞特殊應用領域開發(fā)專用的SiC纖維。

堅持自主創(chuàng)新，實現(xiàn)多品種連續(xù)SiC纖維的高性能、低成本規(guī)模應用，將這種由國外封鎖壟斷的最尖端領域的材料國產化并且產業(yè)化，是一條艱苦而漫長的道路，但必須要有人走下去，小編相信，在我們的院所科研團隊及眾興新材料這樣優(yōu)秀的高新技術企業(yè)的協(xié)力并進下，再難的技術瓶頸也終有攻克的一天！