发丝般纤细,力可擎起长虹。近日,“活力中国调研行” 走进江苏,探访国产碳纤维从实验室走向超级大桥工程一线的创新实践。被誉为 “新材料之王” 的国产碳纤维,突破长期海外技术壁垒,化身千米大桥的关键受力拉索,以硬核新材料支撑起中国超级桥梁建设,为我国重大基础设施注入全新 “中国强度”。
碳纤维直径仅数微米,不及发丝十分之一,密度不足钢材四分之一,抗拉强度却是钢材 7 至 9 倍,兼具耐腐蚀、抗疲劳、热膨胀系数低等优势。长期以来,高端碳纤维核心技术被国外垄断,成为制约国内土木工程升级的 “卡脖子” 难题。经过国内科研团队十余年持续攻坚,我国实现高性能碳纤维原料、工艺、成套装备全面国产化,打通从原丝碳化、复合材料制备到大尺度工程拉索加工完整产业链。
在世界最大跨度公铁两用斜拉桥 —— 常泰长江大桥项目中,国产碳纤维完成里程碑式落地。大桥创新应用世界首创温度自适应塔梁纵向约束体系(TARS),采用 28 根国产碳纤维复合材料拉索,单根长度达 559 米,是当前全球长度最长、规模化应用规模最大的碳纤维桥梁拉索工程。不同于传统钢制拉索约 25 年的服役年限,碳纤维拉索理论使用寿命可达 100 年,后期养护成本大幅降低;自重更轻的特性,能够有效降低桥塔与基础荷载,为未来超大跨、跨海通道建设开辟全新技术路径。
长三角碳纤维及复合材料技术创新中心科研人员介绍,钢制拉索易锈蚀、温差变形明显,难以满足超大跨江跨海大桥长期安全运行需求。碳纤维材料温度稳定性优异,完美解决大跨度桥梁纵向受力、形变控制难题。当前,研发团队持续迭代热塑性碳纤维复合材料技术,持续拓展碳纤维在桥梁新建、老旧桥梁加固等多元场景落地。
从航空航天大国重器,走向大江之上的超级桥梁,是国产碳纤维产业化的重要跨越。如今江苏集聚碳纤维原料、复材构件、缆索系统上下游企业,形成协同创新产业集群。依托创新平台联动高校、工程单位,持续推动材料技术与交通基建深度融合,加速先进新材料由 “样品” 转变为工程 “产品”、基础设施 “必需品”。
基础设施的迭代,本质是材料的革新。一根碳纤维背后,是我国新材料自主创新、重大工程技术升级的双向奔赴。随着技术持续成熟、成本稳步下降,国产碳纤维将更多应用于跨海大桥、隧道、新型轨道交通等重大工程,持续夯实交通强国建设材料根基,不断释放高端新材料产业发展活力。