2024第四届碳碳/碳陶复合材料技术
研讨会
主办单位：碳纤维研习社
会议时间：2024年8月23日
会议地点：湖南·长沙
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一直比较关心东丽新闻稿中“专有的纳米级结构控制技术”，但说实话，拆开每个字我都认识，但放在碳纤维纺丝、碳化整个过程，就不是很理解，看过日经新闻的一些内容，结合以往的知识，有了新的收获，和大家分享一下。
（断裂面的电子显微镜图像 来源：日经中文）
与以往的产品相比，新开发的产品的断裂面凹凸不平，据悉这种凹凸可阻止破裂的加剧，因此强度大于断裂面平滑的以往产品。
2、“纳米级结构控制”与陶瓷开发的“沿晶、穿晶断裂”
如果上面所说大概代表了东丽“专有的纳米级结构控制技术”，那么也算是解答了我长期以来的困惑，也让我想到了之前做陶瓷时的一点工作。
我毕业以后长期从事多晶铸锭用熔融石英陶瓷坩埚的技术研发，生产的坩埚应用于光伏领域，和学校实验室的坩埚不同，我们的产品基本是1m*1m*0.5m的大容器，离职时已经普遍做到1.2m*1.2m*0.5m的样子了，就是下图这个大家伙。
它作为装载多晶硅原料的容器要在1500℃以上的高温下连续工作50小时以上，使之熔化生产出用来制造太阳能电池的多晶硅硅锭，是一次性的耗材。但有一段时间，我们的坩埚总是溢流，就是不到结束时间，融化的硅溶液从坩埚的裂纹中流出，侵入铸锭炉内部，触发警报，造成运行程序终止。
（急停造成的损失）
陶瓷这种东西，随着短时间急速升温、降温，产生裂纹很正常，但必须保证硅液降温长晶结束前，硅液不会沿着产生的裂纹溢出，当时为了解决这个问题确实想了很多办法，其中一个重要的举措就是调整陶瓷料浆的颗粒配比。最开始使用的料浆中石英砂的颗粒也有大有小，但相差不大，后来在原有石英砂粒径的基础上，增加了更大粒径的石英砂，改进确实有了效果，改进的原理和日经新闻所说的差不多，坩埚产生裂纹后，如果粒径差不多，那么在硅液侵蚀下，裂纹很容易沿着大小相似的晶界延伸，也就是沿晶断裂。但如果坩埚组成中有很多大颗粒，裂纹延伸到大颗粒时，如果裂纹想继续延伸，那么必须穿过这一大颗粒，这个难度就高得多，简单说就是希望坩埚裂纹由沿晶断裂转为穿晶断裂。
（左为穿晶断裂，右为沿晶断裂示意图）
提高产品性能是一个复杂的系统性工程，上面所说的仅仅是改善产品品质的一个点，日经新闻也不能涵盖东丽“专有的纳米级结构控制技术”全部内涵，并且要达到这样的控制水平本身也说明了东丽对于技术、工艺的运用能力。
希望通过东丽碳纤维与陶瓷这些内容，对大家技术开发工作有一定借鉴意义，也欢迎大家针对碳纤维问题多多指教，加我微信交流。
2024第四届碳碳/碳陶复合材料技术研讨会定于8月23日在湖南长沙召开，展位预定与参会报名进行中，有意请您扫码联系或者电话垂询。
