記者日前來到這里采訪時，朱波正在與來訪的企業(yè)界人士交流洽談。“碳纖維復合芯導線已經被國家電網公司列入重點推廣技術目錄，如今許多大企業(yè)紛紛前來與我們開展合作，生產的碳纖維復合芯導線已在多地掛網運行，碳纖維復合芯導線由此完全實現了國產化，不僅將大大推動我國電力技術的發(fā)展，而且將帶動我國碳纖維行業(yè)的快速健康發(fā)展。”朱波語氣中難掩興奮和自豪。
碳纖維引導輸電革命
“小產品”有“大智慧”
“你看，就是這個貌似不起眼的產品，卻有著極高的技術含量，在我們研發(fā)成功之前，國內用戶都要向美國等發(fā)達國家購買。”在山東大學碳纖維工程技術研究中心實驗室里，朱波拿起一段鋁絞線纏繞的碳纖維復合芯導線對導報記者介紹說，該導線中間黑色的芯棒由耐高溫改性樹脂基與高性能碳纖維復合材料制成，與傳統(tǒng)的鋼芯輸電線路相比，碳纖維復合芯導線具有強度高、重量輕、導電率高、耐高溫、耐腐蝕等技術優(yōu)勢，既能夠用于提高輸送能力，又可有效提高線路安全運行水平。
據介紹，碳纖維復合芯導線的生產過程主要包括3部分，即碳纖維原絲及碳纖維絲的制備、碳纖維復合芯的生產和碳纖維復合芯鋁絞線的生產。目前，山東大學碳纖維工程技術研究中心經過技術攻關，已經研制成功一系列適用于碳纖維復合芯導線的生產材料、工具及施工技術，并正迅速進入推廣應用階段。
據測試，碳纖維復合芯導線芯棒的抗拉強度分別是一般鋼絲和高強鋼絲的2.1倍和1.85倍，更適合大跨度輸電線路的架設。由于碳纖維復合芯材料的比重約為鋼的1/5，在相同的外徑下，碳纖維復合芯導線的重量比常規(guī)鋼芯鋁絞線輕10%-20%。在高溫下，碳纖維復合芯導線弧垂不到鋼芯鋁絞線的1/10，能有效減小電力桿塔塔頭高度，提高導線運行的安全性和可靠性。
由于碳纖維復合芯導線不存在鋼絲材料引起的磁滯和渦流效應，復合芯的非磁性體結構，解決了傳統(tǒng)導線的渦流損耗，在輸送相同負荷的條件下，具有更低的運行溫度，因此可以減少輸電損失約6%。因碳纖維導線可以連續(xù)在高溫條件下運行，故其載流量可達到常規(guī)導線的兩倍左右;而其耐高溫特性也使得冰雪附著力極差，從而可以有效提高輸電線路的抗冰雪能力，提高并改善電路的安全和可靠性。
“使用碳纖維復合芯導線還可以降低線路的改造成本。”朱波說，其高強度、重量輕和低馳度特性可使輸電桿塔高度降低，同時可使鐵塔結構更趨緊湊，節(jié)省桿塔用量20%，實現倍容輸電，在架設高壓走廊時可以大面積節(jié)省土地占用。另外，對于舊線路改造只需要更換導線，可以大大縮短施工工期，節(jié)省線路綜合造價約30%。
經山東省科技廳鑒定，該碳纖維復合芯導線的主要技術指標已全面超越美國CTC公司，其應用水平已達到國際領先水平，并獲得了5項國家專利。
產業(yè)化前景廣闊
“隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，電力增容擴容劇增，每年新增導線需求達80萬-100萬公里，但目前的導線性能難以滿足要求，因而高性能碳纖維復合芯導線的面世正逢其時。”朱波說。
不僅如此，高性能碳纖維復合芯導線的推廣對我國節(jié)能降耗、改善環(huán)境、推動新興產業(yè)發(fā)展還有著非常重要的意義，具有廣泛的應用前景。據測算，利用該技術制備碳纖維復合芯導線后，全國可以在同等輸電能力下節(jié)省導電鋁材近一半，大量降低有色金屬消耗。同時，每1萬公里導線需要消耗碳纖維約800噸，可以帶動我國碳纖維行業(yè)的快速健康發(fā)展。
正是看到碳纖維復合芯導線的巨大市場前景，國內眾多企業(yè)紛紛與山東大學碳纖維工程技術研究中心展開合作，并已經成功實現了產業(yè)化。其中，山東魯發(fā)碳纖維復合材料公司在濟南市天橋區(qū)建設的碳纖維復合芯導線芯棒項目，年生產能力達2萬公里;河北硅谷化工公司年產1.5萬公里的碳纖維芯棒項目，年產值超過1.3億元;此外，青島漢纜公司、河南科信電纜公司、內蒙古浩源碳纖維公司的相關項目均已或正在實現產業(yè)化。
目前，以我國自主知識產權生產的碳纖維導線產品在北京、河北、河南、江蘇、新疆、內蒙古、山西等多個省份掛網運行，運行狀況良好，經濟效益和社會效益十分顯著。
碳纖維：21世紀最有生命力新型材料
碳纖維及其復合材料被稱為“21世紀最有生命力的新型材料”。
作為重要的軍用物資，在發(fā)達國家，碳纖維大量應用于火箭、導彈發(fā)動機外殼、噴管，坦克、裝甲車零部件，穿甲彈彈托，火箭彈尾翼，車輛發(fā)動機耐熱零部件，型號武器的輕量化部分，衛(wèi)星殼體等，國內高性能戰(zhàn)斗機上也已經大量使用了碳纖維復合材料。
在民用行業(yè)，國外碳纖維已經滲透到體育器材、娛樂休閑、旅游設施、汽車構件、建筑、冶金、新型材料等多個領域。
世界碳纖維生產主要集中在日本、英國、美國、法國、韓國等少數幾個發(fā)達國家和我國臺灣省。西方國家對我國的高性能碳纖維一直實行軍事封鎖和禁運政策，目前我國碳纖維用量的九成以上依賴進口。2009年世界碳纖維產量4萬噸左右，預計2015年需求量將超過8萬噸。
國家科技部、國防科工委、總裝備部、國家發(fā)改委等多個部委共同投資攻關，連續(xù)設立“863”、“973”、國債專項等開展相關工作，確立以中科院山西煤化所、北京化工大學國家碳纖維工程技術中心、山東大學碳纖維工程技術研究中心3家科研單位為科研核心，系統(tǒng)開展碳纖維及其原絲的機理及產業(yè)化工作，取得了很大進展。目前我國國防及航空航天領域中所用的碳纖維基本達到T300的水平，國內生產的T300碳纖維已經在飛機、導彈、火箭及型號武器中開始實驗應用。
