فیبر کربن یک ماده جدید معدنی از جنس فیبر پلیمری معدنی با محتوای کربن بالای ۹۵٪ است که دارای چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت در برابر دمای بالا، پایداری شیمیایی بالا، ضد خستگی، مقاومت در برابر سایش و سایر خواص فیزیکی و شیمیایی اساسی عالی است و دارای میرایی ارتعاش بالا، رسانایی حرارتی رسانای خوب، عملکرد محافظ الکترومغناطیسی و ضریب انبساط حرارتی پایین و سایر مشخصات است. این خواص عالی باعث می‌شود فیبر کربن به طور گسترده در هوافضا، حمل و نقل ریلی، ساخت وسایل نقلیه، سلاح و تجهیزات، ماشین آلات ساختمانی، ساخت زیرساخت‌ها، مهندسی دریایی، مهندسی نفت، انرژی باد، کالاهای ورزشی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
بر اساس نیازهای استراتژیک ملی مواد فیبر کربن، چین آن را به عنوان یکی از فناوری‌های اصلی صنایع نوظهور که بر پشتیبانی متمرکز هستند، فهرست کرده است. در برنامه‌ریزی ملی علم و فناوری "دوازده و پنج"، فناوری تهیه و کاربرد فیبر کربن با کارایی بالا یکی از فناوری‌های اصلی صنایع نوظهور استراتژیک است که توسط دولت پشتیبانی می‌شود. در ماه مه 2015، شورای دولتی رسماً "ساخت چین 2025" را منتشر کرد، مواد جدید به عنوان یکی از زمینه‌های کلیدی ارتقاء و توسعه شدید، از جمله مواد ساختاری با کارایی بالا، کامپوزیت‌های پیشرفته محور توسعه در زمینه مواد جدید است. در اکتبر 2015، وزارت صنایع و اطلاعات رسماً "نقشه راه فناوری مناطق کلیدی تولید چین 2025" را منتشر کرد، "فیبر با کارایی بالا و کامپوزیت‌های آن" به عنوان یک ماده استراتژیک کلیدی، هدف 2020 "کامپوزیت‌های فیبر کربن داخلی برای برآورده کردن نیازهای فنی هواپیماهای بزرگ و سایر تجهیزات مهم" است. در نوامبر ۲۰۱۶، شورای دولتی طرح ملی توسعه صنایع نوظهور استراتژیک "سیزده و پنج" را صادر کرد که به وضوح به تقویت همکاری‌های بالادستی و پایین‌دستی صنعت مواد جدید، پشتیبانی از همکاری در کامپوزیت‌های فیبر کربن و سایر زمینه‌ها، انجام آزمایش‌های کاربردی مشترک و ایجاد یک پلتفرم کاربردی مشترک اشاره داشت. در ژانویه ۲۰۱۷، وزارت صنعت و توسعه، کمیسیون ملی توسعه و اصلاحات ملی، علوم و فناوری و وزارت دارایی به طور مشترک "راهنمای توسعه صنایع مواد جدید" را تدوین کردند و پیشنهاد دادند که از سال ۲۰۲۰، "در کامپوزیت‌های فیبر کربن، فولاد ویژه با کیفیت بالا، مواد آلیاژ سبک پیشرفته و سایر زمینه‌ها، برای دستیابی به بیش از ۷۰ صنعت کلیدی جدید و کاربرد آنها، یک سیستم پشتیبانی تجهیزات فرآیندی ایجاد شود که با سطح توسعه صنعت مواد جدید چین مطابقت داشته باشد."
از آنجا که فیبر کربن و کامپوزیت‌های آن نقش مهمی در دفاع ملی و معیشت مردم ایفا می‌کنند، بسیاری از کارشناسان بر توسعه و تحلیل روندهای تحقیقاتی آنها تمرکز می‌کنند. دکتر ژو هونگ، مشارکت‌های علمی و فناوری دانشمندان آمریکایی را در مراحل اولیه توسعه فناوری فیبر کربن با کارایی بالا بررسی کرد و 16 کاربرد اصلی و پیشرفتهای تکنولوژیکی اخیر فیبر کربن را بررسی و گزارش کرد. فناوری تولید، خواص و کاربرد فیبر کربن پلی‌آکریلونیتریل و توسعه تکنولوژیکی فعلی آن توسط دکتر وی شین و غیره بررسی شد. همچنین پیشنهادات سازنده‌ای برای مشکلات موجود در توسعه فیبر کربن در چین ارائه شده است. علاوه بر این، بسیاری از افراد تحقیقاتی در مورد تجزیه و تحلیل مترولوژی مقالات و اختراعات در زمینه فیبر کربن و کامپوزیت‌های آن انجام داده‌اند. به عنوان مثال، ما شیانگلین و دیگران از نقطه نظر مترولوژی از توزیع و کاربرد اختراعات فیبر کربن 1998-2017 در زمینه تجزیه و تحلیل؛ یانگ سیسی و دیگران بر اساس پلتفرم اینوگرافی برای جستجوی اختراعات جهانی پارچه الیاف کربن و آمار داده‌ها، از روند توسعه سالانه اختراعات، دارندگان اختراع، کانون فناوری ثبت اختراع و اختراع اصلی این فناوری تجزیه و تحلیل می‌کنند.
از منظر مسیر تحقیق و توسعه فیبر کربن، تحقیقات چین تقریباً با جهان همگام شده است، اما این توسعه کند است، مقیاس و کیفیت تولید فیبر کربن با کارایی بالا در مقایسه با کشورهای خارجی دارای شکاف است، نیاز مبرمی به سرعت بخشیدن به فرآیند تحقیق و توسعه، پیشبرد طرح استراتژیک و استفاده از فرصت توسعه صنعت آینده وجود دارد. بنابراین، این مقاله ابتدا طرح پروژه‌های کشورها در زمینه تحقیقات فیبر کربن را بررسی می‌کند تا برنامه‌ریزی مسیرهای تحقیق و توسعه در کشورهای مختلف را درک کند و ثانیاً، از آنجا که تحقیقات پایه و تحقیقات کاربردی فیبر کربن برای تحقیقات و توسعه فنی فیبر کربن بسیار مهم است، ما تجزیه و تحلیل مترولوژی را از نتایج تحقیقات دانشگاهی - مقالات SCI و نتایج تحقیقات کاربردی - اختراعات به طور همزمان انجام می‌دهیم تا درک جامعی از پیشرفت تحقیق و توسعه در زمینه فیبر کربن به دست آوریم و پیشرفتهای تحقیقاتی اخیر در این زمینه را با پیشرفت تحقیق و توسعه Peep International Frontier بررسی کنیم. در نهایت، بر اساس نتایج تحقیقات فوق، پیشنهاداتی برای مسیر تحقیق و توسعه در زمینه فیبر کربن در چین ارائه شده است.
۲. جفیبر آرگونطرح کلی پروژه تحقیقاتیکشورها/مناطق اصلی
کشورهای اصلی تولیدکننده الیاف کربن شامل ژاپن، ایالات متحده، کره جنوبی، برخی از کشورهای اروپایی و تایوان و چین هستند. کشورهای دارای فناوری پیشرفته در مراحل اولیه توسعه فناوری الیاف کربن، به اهمیت این ماده پی برده‌اند، طرح‌های استراتژیک را اجرا کرده‌اند و به شدت توسعه مواد الیاف کربن را ترویج می‌دهند.
۲.۱ ژاپن
ژاپن پیشرفته‌ترین کشور در زمینه فناوری الیاف کربن است. سه شرکت Toray، Bong و Mitsubishi Liyang در ژاپن حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد سهم بازار جهانی تولید الیاف کربن را به خود اختصاص داده‌اند. با این وجود، ژاپن اهمیت زیادی برای حفظ نقاط قوت خود در این زمینه قائل است، به ویژه توسعه الیاف کربن با عملکرد بالا و فناوری‌های سازگار با انرژی و محیط زیست، با حمایت قوی انسانی و مالی، و در تعدادی از سیاست‌های اساسی، از جمله طرح انرژی پایه، طرح کلی استراتژیک برای رشد اقتصادی و پروتکل کیوتو، این پروژه را به یک پروژه استراتژیک تبدیل کرده است که باید پیش برود. بر اساس سیاست ملی انرژی و محیط زیست، وزارت اقتصاد، صنعت و دارایی ژاپن "برنامه تحقیق و توسعه فناوری صرفه‌جویی در انرژی" را مطرح کرده است. با حمایت از سیاست فوق، صنعت الیاف کربن ژاپن توانسته است به طور مؤثرتری تمام جنبه‌های منابع را متمرکز کرده و راه‌حل مشکلات رایج در صنعت الیاف کربن را ارتقا دهد.
«توسعه فناوری مانند مواد ساختاری جدید و نوآورانه» (۲۰۱۳-۲۰۲۲) پروژه‌ای است که تحت عنوان «پروژه تحقیقاتی توسعه آینده» در ژاپن اجرا می‌شود تا به طور قابل توجهی به توسعه فناوری مواد ساختاری نوآورانه لازم و ترکیب مواد مختلف دست یابد، با هدف اصلی کاهش وزن سبک (نصف وزن خودرو) وسایل حمل و نقل. و در نهایت تحقق کاربرد عملی آن. پس از به عهده گرفتن پروژه تحقیق و توسعه در سال ۲۰۱۴، آژانس توسعه فناوری صنعتی (NEDO) چندین زیرپروژه را توسعه داد که در آنها اهداف کلی پروژه تحقیقاتی فیبر کربن «تحقیق و توسعه پایه فیبر کربن نوآورانه» عبارت بودند از: توسعه ترکیبات پیش‌ساز فیبر کربن جدید؛ روشن کردن مکانیسم تشکیل ساختارهای کربنی شدن؛ و توسعه و استانداردسازی روش‌های ارزیابی فیبر کربن. این پروژه که به رهبری دانشگاه توکیو و با مشارکت مشترک موسسه فناوری صنعتی (NEDO)، شرکت‌های Toray، Teijin، Dongyuan و Mitsubishi Liyang انجام شده است، در ژانویه ۲۰۱۶ پیشرفت قابل توجهی داشته و پس از اختراع "حالت Kondo" در ژاپن در سال ۱۹۵۹، یکی دیگر از پیشرفتهای بزرگ در زمینه الیاف کربن مبتنی بر تابه است.
۲.۲ ایالات متحده
آژانس پیش‌تحقیقات دفاعی ایالات متحده (DARPA) پروژه الیاف ساختاری پیشرفته را در سال ۲۰۰۶ با هدف گرد هم آوردن نیروی غالب تحقیقات علمی کشور برای توسعه الیاف ساختاری نسل بعدی مبتنی بر الیاف کربن آغاز کرد. با حمایت این پروژه، تیم تحقیقاتی موسسه فناوری جورجیا در ایالات متحده در سال ۲۰۱۵ فناوری آماده‌سازی سیم خام را با افزایش ۳۰ درصدی مدول الاستیک آن، به مرحله جدیدی رساند و ایالات متحده را به ظرفیت توسعه نسل سوم الیاف کربن رساند.
در سال ۲۰۱۴، وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) یارانه‌ای ۱۱.۳ میلیون دلاری را برای دو پروژه «فرآیندهای کاتالیزوری چند مرحله‌ای برای تبدیل قندهای زیست‌توده غیرخوراکی به اکریلونیتریل» و «تحقیق و بهینه‌سازی اکریلونیتریل مشتق شده از تولید زیست‌توده» به منظور ترویج استفاده از پسماندهای کشاورزی، تحقیق در مورد مواد فیبر کربنی تجدیدپذیر با کارایی بالا و مقرون به صرفه برای تولید مواد خام غیرخوراکی تجدیدپذیر، مانند زیست‌توده چوبی، و برنامه‌هایی برای کاهش هزینه تولید الیاف کربن تجدیدپذیر زیست‌توده به کمتر از ۵ دلار در هر پوند تا سال ۲۰۲۰ اعلام کرد.
در مارس ۲۰۱۷، وزارت انرژی ایالات متحده دوباره ۳.۷۴ میلیون دلار برای تأمین مالی «پروژه تحقیق و توسعه قطعات فیبر کربنی کم‌هزینه» به رهبری مؤسسه وسترن آمریکا (WRI) اعلام کرد که بر توسعه قطعات فیبر کربنی کم‌هزینه مبتنی بر منابعی مانند زغال سنگ و زیست‌توده تمرکز دارد.
در ژوئیه ۲۰۱۷، وزارت انرژی ایالات متحده از بودجه ۱۹.۴ میلیون دلاری برای حمایت از تحقیق و توسعه وسایل نقلیه پیشرفته با بهره‌وری انرژی خبر داد که ۶.۷ میلیون دلار آن برای تأمین مالی تهیه الیاف کربن کم‌هزینه با استفاده از مواد محاسباتی، از جمله توسعه روش‌های ارزیابی چندمقیاسی برای فناوری رایانه‌ای یکپارچه برای ارزیابی اشتیاق به پیش‌سازهای جدید الیاف کربن، نظریه تابعی چگالی به کمک دینامیک مولکولی پیشرفته، یادگیری ماشین و سایر ابزارها برای توسعه ابزارهای رایانه‌ای پیشرفته جهت بهبود راندمان انتخاب مواد اولیه الیاف کربن کم‌هزینه استفاده می‌شود.
۲.۳ اروپا
صنعت الیاف کربن اروپا در دهه هفتاد یا هشتاد قرن بیستم در ژاپن و ایالات متحده توسعه یافت، اما به دلیل فناوری و سرمایه، بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده الیاف تک کربنی به دوره رشد بالای تقاضای الیاف کربن پس از سال ۲۰۰۰ پایبند نبودند و ناپدید شدند. شرکت آلمانی SGL تنها شرکت در اروپا است که سهم عمده‌ای از بازار الیاف کربن جهان را در اختیار دارد.
در نوامبر ۲۰۱۱، اتحادیه اروپا پروژه Eucarbon را راه‌اندازی کرد که هدف آن ارتقاء قابلیت‌های تولیدی اروپا در زمینه الیاف کربن و مواد پیش‌تزریق‌شده برای هوافضا است. این پروژه ۴ سال با سرمایه‌گذاری کل ۳.۲ میلیون یورو به طول انجامید و در ماه مه ۲۰۱۷ با موفقیت اولین خط تولید الیاف کربن ویژه اروپا برای کاربردهای فضایی مانند ماهواره‌ها را تأسیس کرد و به این ترتیب اروپا را قادر ساخت تا از وابستگی وارداتی خود به این محصول فاصله گرفته و ایمنی تأمین مواد را تضمین کند.
چارچوب هفتم اتحادیه اروپا قصد دارد از پروژه «فیبر کربن کاربردی در تهیه یک سیستم پیش‌ساز جدید با عملکرد مقرون‌به‌صرفه و قابل مدیریت» (FIBRALSPEC) (2014-2017) با بودجه 6.08 میلیون یورو حمایت کند. این پروژه 4 ساله، به رهبری دانشگاه فنی ملی آتن، یونان، با مشارکت شرکت‌های چندملیتی مانند ایتالیا، انگلستان و اوکراین، بر نوآوری و بهبود فرآیند آماده‌سازی مداوم الیاف کربن مبتنی بر پلی‌اکریلونیتریل برای دستیابی به تولید آزمایشی الیاف کربن مبتنی بر پان مداوم متمرکز است. این پروژه با موفقیت توسعه و کاربرد الیاف کربن و فناوری کامپوزیت پیشرفته از منابع پلیمری آلی تجدیدپذیر (مانند ابرخازن‌ها، پناهگاه‌های اضطراری سریع، و همچنین نمونه‌های اولیه ماشین‌های پوشش‌دهی چرخشی الکتریکی مکانیکی و توسعه خط تولید نانوالیاف و غیره) را به پایان رسانده است.
تعداد فزاینده‌ای از بخش‌های صنعتی، مانند خودروسازی، انرژی بادی و کشتی‌سازی، به کامپوزیت‌های سبک و با کارایی بالا نیاز دارند که بازار بالقوه بزرگی برای صنعت الیاف کربن است. اتحادیه اروپا 5.968 میلیون یورو برای راه‌اندازی پروژه Carboprec (2014-2017) سرمایه‌گذاری می‌کند، که هدف استراتژیک آن توسعه پیش‌سازهای کم‌هزینه از مواد تجدیدپذیری است که به طور گسترده در اروپا وجود دارند و همچنین افزایش تولید الیاف کربن با کارایی بالا از طریق نانولوله‌های کربنی.
برنامه تحقیقاتی Cleansky II اتحادیه اروپا، پروژه "تحقیق و توسعه تایر کامپوزیتی" (2017) را به سرپرستی موسسه تولید و قابلیت اطمینان سیستم های فرانهوفر (LBF) در آلمان تأمین مالی کرد. این پروژه قصد دارد قطعات چرخ جلو را برای هواپیمای کامپوزیتی تقویت شده با فیبر کربن برای ایرباس A320 توسعه دهد. هدف، کاهش وزن تا 40 درصد در مقایسه با مواد فلزی مرسوم است. این پروژه تقریباً 200000 یورو تأمین مالی شده است.
۲.۴ کره
تحقیق و توسعه و صنعتی‌سازی فیبر کربن کره جنوبی دیر آغاز شد، تحقیق و توسعه در سال ۲۰۰۶ آغاز شد و از سال ۲۰۱۳ رسماً وارد مرحله عملی شد و وابستگی کامل فیبر کربن کره به واردات را معکوس کرد. گروه محلی شیائوکسینگ کره جنوبی و شرکت تجاری تایگوانگ به عنوان نمایندگان پیشگام این صنعت که به طور فعال در زمینه طرح‌بندی صنعت فیبر کربن فعالیت می‌کنند، شتاب توسعه بالایی دارند. علاوه بر این، پایگاه تولید فیبر کربن که توسط شرکت Toray ژاپن در کره تأسیس شده است، به بازار فیبر کربن در خود کره نیز کمک کرده است.
دولت کره تصمیم گرفته است که گروه A شیائوشینگ را به محل تجمع صنایع نوآورانه فیبر کربن تبدیل کند. هدف، تشکیل خوشه صنعتی مواد فیبر کربن، ترویج توسعه اکوسیستم اقتصادی خلاق در کل منطقه شمال، هدف نهایی، تشکیل زنجیره تولید یکپارچه مواد فیبر کربن → قطعات → محصول نهایی، ایجاد خوشه انکوباسیون فیبر کربن که بتواند با سیلیکون ولی در ایالات متحده مطابقت داشته باشد، دسترسی به بازارهای جدید، ایجاد ارزش افزوده جدید و دستیابی به هدف صادرات 10 میلیارد دلاری محصولات مرتبط با فیبر کربن (معادل حدود 55.2 میلیارد یوان) تا سال 2020 است.
۳. تحلیل تحقیقات جهانی در زمینه فیبر کربن و خروجی تحقیقات
این زیربخش، مقالات SCI مربوط به تحقیقات فیبر کربن و نتایج ثبت اختراع DII را از سال ۲۰۱۰ به بعد شمارش می‌کند تا تحقیقات دانشگاهی و تحقیقات و توسعه صنعتی فناوری جهانی فیبر کربن را همزمان تجزیه و تحلیل کند و پیشرفت تحقیق و توسعه فیبر کربن در سطح بین‌المللی را به طور کامل درک کند.
داده‌ها از پایگاه داده Scie و پایگاه داده Dewent در پایگاه داده web of Science منتشر شده توسط Clarivate Analytics استخراج شده‌اند؛ محدوده زمانی بازیابی: ۲۰۱۰-۲۰۱۷؛ تاریخ بازیابی: ۱ فوریه ۲۰۱۸.
استراتژی بازیابی مقاله SCI: Ts=((فیبر کربن* یا فیبر کربن* یا ("فیبر کربن*" نه "فایبرگلاس کربن") یا "فیبر کربن*" یا "فیلامنت کربن*" یا ((پلی اکریلونیتریل یا قیر) و "پیش ماده*" و فیبر*) یا ("فیبر گرافیت*")) نه ("کربن بامبو")).
استراتژی جستجوی پتنت Dewent: Ti=((فیبر کربن* یا فیبر کربن* یا ("فیبر کربن*" نه "فایبرگلاس کربن") یا "فیبر کربن*" یا "فیلامنت کربن*" یا ((پلی اکریلونیتریل یا قیر) و "پیش ماده*" و فیبر*) یا ("فیبر گرافیت*")) نه ("کربن بامبو")) یا TS=((فیبر کربن* یا فیبر کربن* یا ("فیبر کربن*" نه "فایبرگلاس کربن") یا "فیبر کربن*" یا "فیلامنت کربن*" یا ((پلی اکریلونیتریل یا قیر) و "پیش ماده*" و فیبر*) یا ("فیبر گرافیت*")) نه ("کربن بامبو")) و IP=(D01F-009/12 یا D01F-009/127 یا D01F-009/133 یا D01F-009/14 یا D01F-009/145 یا D01F-009/15 یا D01F-009/155 یا D01F-009/16 یا D01F-009/17 یا D01F-009/18 یا D01F-009/20 یا D01F-009/21 یا D01F-009/22 یا D01F-009/24 یا D01F-009/26 یا D01F-09/28 یا D01F-009/30 یا D01F-009/32 یا C08K-007/02 یا C08J-005/04 یا C04B-035/83 یا D06M-014/36 یا D06M-101/40 یا D21H-013/50 یا H01H-001/027 یا H01R-039/24).
۳.۱ روند
از سال ۲۰۱۰، ۱۶۵۵۳ مقاله مرتبط در سراسر جهان منتشر شده و ۲۶۳۹۰ اختراع ثبت شده است که همگی روند صعودی ثابتی را سال به سال نشان می‌دهند (شکل ۱).
۳.۲ توزیع کشوری یا منطقه‌ای
10 موسسه برتر با بیشترین خروجی مقاله تحقیقاتی جهانی در زمینه الیاف کربن از چین هستند که 5 موسسه برتر عبارتند از: آکادمی علوم چین، موسسه فناوری هاربین، دانشگاه فناوری نورث وسترن، دانشگاه دونگوا، موسسه هوانوردی و فضانوردی پکن. در میان موسسات خارجی، موسسه فناوری هند، دانشگاه توکیو، دانشگاه بریستول، دانشگاه موناش، دانشگاه منچستر و موسسه فناوری جورجیا بین رتبه‌های 10 تا 20 قرار دارند (شکل 3).
از نظر تعداد درخواست‌های ثبت اختراع در بین 30 موسسه برتر، ژاپن 5 درخواست ثبت اختراع دارد که 3 مورد از آنها در بین پنج موسسه برتر قرار دارند. شرکت Toray رتبه اول و پس از آن میتسوبیشی لیانگ (دوم)، تیجین (چهارم)، ایالت شرقی (دهم)، شرکت نساجی تویو ژاپن (بیست و چهارم) قرار دارند. چین 21 موسسه دارد. گروه Sinopec بیشترین تعداد ثبت اختراع را دارد و رتبه سوم را دارد. در رتبه دوم، موسسه فناوری هاربین، شرکت کابل هنان کی لِتِر، دانشگاه دونگوا، پتروشیمی شانگهای چین، صنایع شیمیایی پکن و غیره قرار دارند. آکادمی علوم چین، شانشی زغال سنگ با 66 درخواست ثبت اختراع، رتبه 27 را دارد. موسسات کره جنوبی 2 موسسه دارند که از این تعداد، شرکت شیائو شینگ با رتبه اول و رتبه 8 قرار دارد.
موسسات خروجی، خروجی مقاله عمدتاً از دانشگاه‌ها و موسسات تحقیقات علمی، خروجی ثبت اختراع عمدتاً از شرکت، می‌توان دریافت که تولید الیاف کربن یک صنعت با فناوری پیشرفته است، به عنوان بدنه اصلی توسعه صنعت تحقیق و توسعه الیاف کربن، این شرکت اهمیت زیادی برای حفاظت از فناوری تحقیق و توسعه الیاف کربن قائل است، به ویژه دو شرکت بزرگ در ژاپن، تعداد اختراعات ثبت شده بسیار بیشتر است.
۳.۴ نقاط داغ تحقیقاتی
مقالات تحقیقاتی فیبر کربن بیشترین موضوعات تحقیقاتی را پوشش می‌دهند: کامپوزیت‌های فیبر کربن (شامل کامپوزیت‌های تقویت‌شده با فیبر کربن، کامپوزیت‌های ماتریس پلیمری و غیره)، تحقیقات خواص مکانیکی، تحلیل المان محدود، نانولوله‌های کربنی، لایه‌لایه شدن، تقویت، خستگی، ریزساختار، ریسندگی الکترواستاتیک، عملیات سطحی، جذب و غیره. مقالاتی که با این کلمات کلیدی سروکار دارند، 38.8٪ از کل مقالات را تشکیل می‌دهند.
اختراعات ثبت اختراع فیبر کربن بیشترین موضوعات مربوط به تهیه فیبر کربن، تجهیزات تولید و مواد کامپوزیت را پوشش می‌دهند. در میان آنها، شرکت‌های Toray ژاپن، Mitsubishi Liyang، Teijin و سایر شرکت‌ها در "ترکیبات پلیمری تقویت‌شده با فیبر کربن" در زمینه طرح‌بندی فنی مهم، علاوه بر این، Toray و Mitsubishi Liyang در "تولید پلی‌اکریلونیتریل فیبر کربن و تجهیزات تولید"، "با نیتریل غیراشباع، مانند پلی‌اکریلونیتریل، تولید اتیلن سیانید پلی‌وینیلیدن فیبر کربن" و سایر فناوری‌ها بخش بزرگی از طرح ثبت اختراع را دارند و شرکت Teijin ژاپن در "کامپوزیت‌های ترکیبی فیبر کربن و اکسیژن" بخش بیشتری از طرح ثبت اختراع را به خود اختصاص داده‌اند.
گروه سینوپک چین، دانشگاه شیمی پکن، آکادمی علوم چین، شرکت مواد نینگبو در زمینه «تولید پلی‌اکریلونیتریل از الیاف کربن و تجهیزات تولید» بخش بزرگی از طرح‌های ثبت اختراع را به خود اختصاص داده‌اند؛ علاوه بر این، دانشگاه مهندسی شیمی پکن، آکادمی علوم چین، موسسه شیمی زغال سنگ شانشی و آکادمی علوم چین، طرح مواد کلیدی نینگبو با عنوان «استفاده از الیاف عناصر معدنی به عنوان مواد تشکیل‌دهنده آماده‌سازی ترکیبات پلیمری» را در اختیار دارند و موسسه فناوری هاربین بر طرح «عملیات الیاف کربن»، «کامپوزیت‌های ترکیبات حاوی الیاف کربن و اکسیژن» و سایر فناوری‌ها تمرکز دارد.
علاوه بر این، از آمار توزیع آماری سالانه اختراعات جهانی مشخص می‌شود که تعدادی از نقاط داغ جدید در سه سال گذشته شروع به ظهور کرده‌اند، مانند: «ترکیبات پلی‌آمیدهای حاصل از تشکیل واکنش پیوند کربوکسیلات در زنجیره اصلی»، «ترکیبات پلی‌استری حاصل از تشکیل پیوندهای ۱ کربوکسیلیک اسید استر در زنجیره اصلی»، «مواد کامپوزیتی مبتنی بر مواد مصنوعی»، «ترکیبات کربوکسیلیک اسید حلقوی حاوی اکسیژن به عنوان مواد تشکیل‌دهنده کامپوزیت‌های الیاف کربن»، «به شکل سه‌بعدی از انجماد یا عملیات مواد نساجی»، «تولید اتر، استال، نیمه‌استال، کتون یا آلدهید غیراشباع از طریق واکنش پیوند غیراشباع کربن-کربن برای تولید ترکیبات پلیمری»، «لوله یا کابل از جنس مواد آدیاباتیک»، «کامپوزیت‌های الیاف کربن با استرهای فسفات به عنوان مواد تشکیل‌دهنده» و غیره.
در سال‌های اخیر، تحقیق و توسعه در بخش فیبر کربن ظهور کرده است و بیشتر پیشرفت‌ها از ایالات متحده و ژاپن حاصل شده است. جدیدترین فناوری‌های پیشرفته نه تنها بر فناوری تولید و آماده‌سازی فیبر کربن، بلکه بر کاربردهای آن در طیف وسیع‌تری از مواد خودرو، مانند مواد سبک، چاپ سه‌بعدی و مواد تولید برق نیز تمرکز دارند. علاوه بر این، بازیافت و بازیافت مواد فیبر کربن، تهیه فیبر کربن از لیگنین چوب و سایر دستاوردها، عملکرد درخشانی دارند. نتایج نمونه در زیر شرح داده شده است:
۱) موسسه فناوری جورجیا در ایالات متحده، فناوری‌های نسل سوم فیبر کربن را متحول می‌کند
در ژوئیه ۲۰۱۵، با بودجه DARPA، موسسه فناوری جورجیا، با تکنیک نوآورانه ریسندگی ژل الیاف کربن مبتنی بر تابه، مدول خود را به طور قابل توجهی افزایش داد و از الیاف کربن Hershey IM7 که اکنون به طور گسترده در هواپیماهای نظامی استفاده می‌شود، پیشی گرفت و پس از ژاپن، دومین کشور در جهان بود که به نسل سوم فناوری الیاف کربن دست یافت.
استحکام کششی الیاف کربن ژل ریسی ساخته شده توسط کومارز به ۵.۵ تا ۵.۸ گیگاپاسکال می‌رسد و مدول کششی آن بین ۳۵۴ تا ۳۷۵ گیگاپاسکال است. «این الیاف پیوسته‌ای است که با بالاترین استحکام و مدول عملکرد جامع گزارش شده است. در دسته رشته‌های کوتاه، استحکام کششی تا ۱۲.۱ گیگاپاسکال می‌رسد که بالاترین فیبر کربن پلی‌اکریلونیتریل است.»
۲) فناوری گرمایش موج الکترومغناطیسی
در سال ۲۰۱۴، شرکت نِدو فناوری گرمایش موج الکترومغناطیسی را توسعه داد. فناوری کربنیزاسیون موج الکترومغناطیسی به استفاده از فناوری گرمایش موج الکترومغناطیسی برای کربنیزاسیون الیاف در فشار اتمسفر اشاره دارد. عملکرد الیاف کربن به‌دست‌آمده اساساً مشابه الیاف کربن تولید شده با گرمایش در دمای بالا است، مدول الاستیک می‌تواند به بیش از ۲۴۰ گیگاپاسکال برسد و ازدیاد طول در نقطه شکست بیش از ۱.۵٪ است که اولین موفقیت در جهان است.
ماده فیبر مانند توسط موج الکترومغناطیسی کربنیزه می‌شود، به طوری که به تجهیزات کوره کربنیزاسیون که برای گرمایش در دمای بالا استفاده می‌شوند، نیازی نیست. این فرآیند نه تنها زمان مورد نیاز برای کربنیزاسیون را کاهش می‌دهد، بلکه مصرف انرژی و انتشار CO2 را نیز کاهش می‌دهد.
۳) کنترل دقیق فرآیند کربن‌سازی
در مارس ۲۰۱۴، شرکت Toray از توسعه موفقیت‌آمیز الیاف کربن t1100g خبر داد. Toray از فناوری سنتی ریسندگی محلول تابه برای کنترل دقیق فرآیند کربن‌سازی، بهبود ریزساختار الیاف کربن در مقیاس نانو، کنترل جهت‌گیری ریزبلوری گرافیت، اندازه ریزبلوری، عیوب و غیره در الیاف پس از کربن‌سازی استفاده می‌کند، به طوری که استحکام و مدول الاستیک می‌تواند تا حد زیادی بهبود یابد. استحکام کششی t1100g برابر با ۶.۶ گیگا پاسکال است که ۱۲٪ بیشتر از T800 است و مدول الاستیک آن ۳۲۴ گیگا پاسکال است و ۱۰٪ افزایش یافته است که در حال ورود به مرحله صنعتی شدن است.
۴) فناوری عملیات سطحی
دانشگاه ایالتی تیجین با موفقیت فناوری عملیات سطحی پلاسما را توسعه داده است که می‌تواند ظاهر فیبر کربن را تنها در چند ثانیه کنترل کند. این فناوری جدید کل فرآیند تولید را به طور قابل توجهی ساده می‌کند و در مقایسه با فناوری عملیات سطحی موجود برای محلول‌های آبی الکترولیت، مصرف انرژی را 50٪ کاهش می‌دهد. علاوه بر این، پس از عملیات پلاسما، مشخص شد که چسبندگی فیبر و ماتریس رزین نیز بهبود یافته است.
۵) مطالعه میزان حفظ استحکام کششی الیاف کربن در محیط گرافیتی با دمای بالا
شرکت Ningbo Materials با موفقیت مطالعه دقیقی در مورد تحلیل فرآیند، تحقیقات ساختاری و بهینه‌سازی عملکرد الیاف کربن داخلی با استحکام بالا و حالت بلند، به ویژه کار تحقیقاتی روی نرخ حفظ استحکام کششی الیاف کربن در محیط گرافیتی با دمای بالا، و اخیراً آماده‌سازی موفقیت‌آمیز الیاف کربن با استحکام بالا و مدول بالاتر با استحکام کششی 5.24GPa و حجم مدول کششی 593GPa انجام داده است. این الیاف همچنان از مزیت استحکام کششی در مقایسه با الیاف کربن قالب‌گیری شده با استحکام بالای Toray m60j ژاپن (استحکام کششی 3.92GPa، مدول کششی 588GPa) برخوردار است.
۶) گرافیت مایکروویو
شرکت Yongda Advanced Materials با موفقیت فناوری گرافیت فوق دمای بالا را که به صورت انحصاری در ایالات متحده ثبت شده است، توسعه داده است. این فناوری، تولید الیاف کربن با درجه حرارت متوسط و بالا را با موفقیت انجام داده و سه مانع موجود در توسعه الیاف کربن با درجه حرارت بالا، گران بودن تجهیزات گرافیت و تحت کنترل بین‌المللی بودن آن، مشکلات فناوری شیمیایی ابریشم خام، بازده تولید پایین و هزینه بالای تولید را با موفقیت پشت سر گذاشته است. تاکنون، Yongda سه نوع الیاف کربن تولید کرده است که همگی استحکام و مدول الیاف کربن با درجه حرارت نسبتاً پایین اولیه را به سطح جدیدی رسانده‌اند.
۷) فرآیند جدید ذوب ریسی سیم خام فیبر کربنی پایه تابه توسط فرانهوفر، آلمان
موسسه پلیمرهای کاربردی فرانهوفر (تحقیقات پلیمر کاربردی، IAP) اخیراً اعلام کرده است که جدیدترین فناوری کامکربن را در نمایشگاه هوایی برلین ایلا در تاریخ ۲۵ و ۲۹ آوریل ۲۰۱۸ به نمایش خواهد گذاشت. این فناوری هزینه تولید فیبر کربن تولید انبوه را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
شکل ۴. ریسندگی ذوب سیم خام.
کاملاً مشخص است که در فرآیندهای سنتی، نیمی از هزینه تولید الیاف کربن بر پایه تابه در فرآیند تولید سیم خام مصرف می‌شود. با توجه به عدم توانایی سیم خام در ذوب شدن، باید با استفاده از یک فرآیند ریسندگی محلول گران‌قیمت (ریسندگی محلول) تولید شود. دکتر یوهانس گانستر، وزیر پلیمرهای بیولوژیکی در موسسه IAP فرانهوفر، توضیح داد: «برای این منظور، ما فرآیند جدیدی برای تولید ابریشم خام بر پایه تابه توسعه داده‌ایم که می‌تواند هزینه تولید سیم خام را تا 60 درصد کاهش دهد. این یک فرآیند ریسندگی ذوبی اقتصادی و عملی است که از یک کوپلیمر مبتنی بر تابه ذوب‌شده مخصوص توسعه‌یافته استفاده می‌کند.»
۸) فناوری اکسیداسیون پلاسما
شرکت فیبر کربن 4M اعلام کرد که استفاده از فناوری اکسیداسیون پلاسما را برای تولید و فروش فیبر کربن با کیفیت بالا و کم هزینه به عنوان یک تمرکز استراتژیک، و نه فقط برای صدور مجوز این فناوری، در دستور کار خود قرار خواهد داد. 4M ادعا می‌کند که فناوری اکسیداسیون پلاسما 3 برابر سریع‌تر از فناوری اکسیداسیون معمولی است، در حالی که مصرف انرژی آن کمتر از یک سوم فناوری سنتی است. و این اظهارات توسط بسیاری از تولیدکنندگان بین‌المللی فیبر کربن تأیید شده است، که در حال مشورت با تعدادی از بزرگترین تولیدکنندگان فیبر کربن و خودروسازان جهان برای مشارکت به عنوان مبتکران تولید فیبر کربن کم هزینه هستند.
۹) نانو الیاف سلولز
دانشگاه کیوتو ژاپن، به همراه چندین تأمین‌کننده اصلی قطعات مانند شرکت نصب برق (بزرگترین تأمین‌کننده تویوتا) و شرکت دایکیونیشیکاوا، در حال کار بر روی توسعه مواد پلاستیکی هستند که نانوفیبرهای سلولزی را ترکیب می‌کنند. این ماده با شکستن خمیر چوب به چند میکرون (1 در هر هزار میلی‌متر) ساخته می‌شود. وزن ماده جدید تنها یک پنجم وزن فولاد است، اما استحکام آن پنج برابر فولاد است.
۱۰) بدنه جلویی از جنس فیبر کربن و مواد اولیه پلی اولفین و لیگنین
آزمایشگاه ملی اوک ریج در ایالات متحده از سال ۲۰۰۷ روی تحقیقات فیبر کربن کم‌هزینه کار می‌کند و آنها بدنه‌های جلویی فیبر کربنی را برای مواد اولیه پلی‌اولفین و لیگنین و همچنین فناوری‌های پیشرفته پیش‌اکسیداسیون پلاسما و کربنیزاسیون مایکروویو توسعه داده‌اند.
۱۱) پلیمر جدید (پلیمر پیش‌ساز) با حذف عملیات نسوز توسعه داده شد.
در روش تولیدی که توسط دانشگاه توکیو هدایت می‌شود، یک پلیمر جدید (پلیمر پیش‌ساز) برای حذف عملیات نسوز توسعه داده شده است. نکته اصلی این است که پس از ریسیدن پلیمر به ابریشم، عملیات نسوز اولیه انجام نمی‌شود، بلکه باعث اکسید شدن آن در حلال می‌شود. سپس دستگاه گرمایش مایکروویو برای کربنیزاسیون تا بیش از 1000 درجه سانتیگراد گرم می‌شود. زمان گرمایش فقط 2-3 دقیقه طول می‌کشد. پس از عملیات کربنیزاسیون، از پلاسما نیز برای انجام عملیات سطحی استفاده می‌شود تا فیبر کربن ساخته شود. عملیات پلاسما کمتر از 2 دقیقه طول می‌کشد. به این ترتیب، زمان پخت اولیه 30-60 دقیقه‌ای می‌تواند به حدود 5 دقیقه کاهش یابد. در روش تولید جدید، عملیات پلاسما برای بهبود پیوند بین فیبر کربن و رزین ترموپلاستیک به عنوان ماده پایه CFRP انجام می‌شود. مدول الاستیک کششی فیبر کربن تولید شده با روش تولید جدید 240 گیگا پاسکال، استحکام کششی 3.5 گیگا پاسکال و ازدیاد طول به 1.5٪ می‌رسد. این مقادیر همان سطح فیبر کربن درجه Toray Universal T300 است که برای کالاهای ورزشی و غیره استفاده می‌شود.
۱۲) بازیافت و استفاده از مواد فیبر کربنی با استفاده از فرآیند بستر سیال
منگران منگ، نویسنده اول این مطالعه، گفت: «بازیابی الیاف کربن در مقایسه با تولید الیاف کربن خام، تأثیر بر محیط زیست را کاهش می‌دهد، اما آگاهی محدودی در مورد فناوری‌های بالقوه بازیافت و امکان‌سنجی اقتصادی بازیافت الیاف کربن وجود دارد.» «بازیافت دو مرحله دارد: ابتدا الیاف باید از کامپوزیت‌های الیاف کربن بازیابی شوند و توسط مواد آسیاب مکانیکی یا با استفاده از فرآیندهای پیرولیز یا بستر سیال، از نظر حرارتی تجزیه شوند. این روش‌ها قسمت پلاستیکی مواد کامپوزیت را حذف می‌کنند و الیاف کربن باقی می‌مانند که سپس می‌توانند با استفاده از فناوری کاغذسازی مرطوب به تشک‌های الیاف درهم‌تنیده تبدیل شوند یا به الیاف جهت‌دار تبدیل شوند.»
محققان محاسبه کردند که فیبر کربن را می‌توان با استفاده از فرآیند بستر سیال، از ضایعات کامپوزیت فیبر کربن بازیابی کرد که تنها به 5 دلار در هر کیلوگرم و کمتر از 10٪ انرژی مورد نیاز برای تولید فیبر کربن اولیه نیاز دارد. الیاف کربن بازیافتی تولید شده توسط فرآیندهای بستر سیال، مدول را به سختی کاهش می‌دهند و استحکام کششی آنها نسبت به الیاف کربن اولیه 18 تا 50 درصد کاهش می‌یابد، که آنها را برای کاربردهایی که به جای استحکام، به سختی نیاز دارند، مناسب می‌کند. منگ گفت: "الیاف کربن بازیافتی ممکن است برای کاربردهای غیر سازه‌ای که به سبکی نیاز دارند، مانند صنایع خودرو، ساخت و ساز، باد و ورزش، مناسب باشند."
۱۳) فناوری جدید بازیافت الیاف کربن در ایالات متحده توسعه یافته است
در ژوئن ۲۰۱۶، محققان موسسه فناوری جورجیا در ایالات متحده، فیبر کربن را در حلالی حاوی الکل خیساندند تا رزین اپوکسی را حل کنند. الیاف جدا شده و رزین‌های اپوکسی را می‌توان دوباره استفاده کرد و به این ترتیب، بازیابی فیبر کربن با موفقیت انجام شد.
در ژوئیه ۲۰۱۷، دانشگاه ایالتی واشنگتن نیز یک فناوری بازیابی فیبر کربن را توسعه داد که در آن از اسید ضعیف به عنوان کاتالیزور استفاده شده و از اتانول مایع در دماهای نسبتاً پایین برای تجزیه مواد ترموست استفاده می‌شود. فیبر کربن و رزین تجزیه شده به طور جداگانه نگهداری می‌شوند و می‌توانند دوباره تولید شوند.
۱۴) توسعه فناوری جوهر فیبر کربنی چاپ سه‌بعدی در آزمایشگاه LLNL، ایالات متحده آمریکا
در مارس ۲۰۱۷، آزمایشگاه ملی لارنس لیومور (LLNL) در ایالات متحده اولین کامپوزیت‌های فیبر کربن با عملکرد بالا و مناسب برای صنعت هوانوردی را که به صورت سه‌بعدی چاپ شده بودند، توسعه داد. آنها از روش چاپ سه‌بعدی انتقال مستقیم جوهر (DIW) برای ایجاد ساختارهای سه‌بعدی پیچیده استفاده کردند که سرعت پردازش را برای استفاده در مسابقات خودرو، هوافضا، دفاع و موتورسواری و موج‌سواری تا حد زیادی بهبود بخشید.
۱۵) ایالات متحده، کره و چین در توسعه فیبر کربن برای تولید برق همکاری می‌کنند.
در آگوست ۲۰۱۷، پردیس دالاس دانشگاه تگزاس، دانشگاه هانیانگ در کره، دانشگاه نانکای در چین و سایر موسسات در توسعه ماده‌ای از نخ الیاف کربن برای تولید برق همکاری کردند. نخ ابتدا در محلول‌های الکترولیتی مانند آب نمک خیسانده می‌شود و به یون‌های موجود در الکترولیت اجازه می‌دهد تا به سطح نانولوله‌های کربنی متصل شوند، که با سفت شدن یا کشیده شدن نخ می‌تواند به انرژی الکتریکی تبدیل شود. این ماده را می‌توان در هر مکانی با انرژی جنبشی قابل اعتماد استفاده کرد و برای تأمین برق حسگرهای اینترنت اشیا مناسب است.
۱۶) پیشرفتهای جدید در تحقیقات الیاف کربن لیگنین چوب که به ترتیب توسط چینی‌ها و آمریکایی‌ها به دست آمده است
در مارس ۲۰۱۷، تیم ویژه الیاف موسسه فناوری و مهندسی مواد نینگبو، با استفاده از فناوری اصلاح دو مرحله‌ای استری‌سازی و کوپلیمریزاسیون رادیکال آزاد، کوپلیمر لیگنین-اکریلونیتریل با قابلیت ریسندگی و پایداری حرارتی خوب تهیه کردند. با استفاده از کوپلیمر و فرآیند ریسندگی مرطوب، رشته‌های پیوسته با کیفیت بالا به دست آمد و الیاف کربن فشرده پس از تثبیت حرارتی و عملیات کربنیزاسیون به دست آمد.
در آگوست ۲۰۱۷، تیم تحقیقاتی Birgitte ahring در دانشگاه واشنگتن در ایالات متحده، لیگنین و پلی‌آکریلونیتریل را با نسبت‌های مختلف مخلوط کردند و سپس از فناوری ریسندگی مذاب برای تبدیل پلیمرهای مخلوط به الیاف کربن استفاده کردند. این مطالعه نشان داد که لیگنین اضافه شده به ۲۰٪ تا ۳۰٪، تاثیری بر استحکام الیاف کربن ندارد و انتظار می‌رود در تولید مواد الیاف کربن ارزان‌تر برای قطعات خودرو یا هواپیما مورد استفاده قرار گیرد.
در پایان سال ۲۰۱۷، آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) تحقیقاتی در مورد تولید اکریلونیتریل با استفاده از بخش‌های زائد گیاهان، مانند کاه ذرت و کاه گندم، منتشر کرد. آنها ابتدا مواد گیاهی را به قند تجزیه می‌کنند و سپس آنها را به اسید تبدیل می‌کنند و آنها را با کاتالیزورهای ارزان ترکیب می‌کنند تا محصولات هدف را تولید کنند.
۱۷) ژاپن اولین شاسی خودرو از جنس کامپوزیت ترموپلاستیک تقویت‌شده با فیبر کربن را توسعه داد
در اکتبر ۲۰۱۷، آژانس تحقیق و توسعه یکپارچه فناوری صنعت انرژی جدید ژاپن و مرکز تحقیقات ملی کامپوزیت‌های دانشگاه ناگویا با موفقیت اولین شاسی خودرو کامپوزیت ترموپلاستیک تقویت‌شده با الیاف کربن در جهان را توسعه دادند. آنها با استفاده از کامپوزیت‌های ترموپلاستیک تقویت‌شده با الیاف بلند اتوماتیک، فرآیند قالب‌گیری مستقیم آنلاین، مخلوط کردن مداوم الیاف کربن و ذرات رزین ترموپلاستیک، تولید کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف و سپس از طریق اتصال گرمایشی و ذوب، شاسی خودرو CFRP ترموپلاستیک را با موفقیت تولید کردند.
۵. پیشنهاداتی در مورد تحقیق و توسعه فناوری فیبر کربن در چین
۵.۱ طرح آینده‌نگر، هدفمند، تمرکز بر پیشرفت در نسل سوم فناوری فیبر کربن
فناوری نسل دوم فیبر کربن چین هنوز به یک پیشرفت جامع نرسیده است، کشور ما باید سعی کند طرحی آینده‌نگر داشته باشد که مؤسسات تحقیقاتی مربوطه را گرد هم آورد و بر جذب فناوری‌های کلیدی، تمرکز نسل سوم بر تحقیق و توسعه فناوری آماده‌سازی فیبر کربن با کارایی بالا (یعنی قابل استفاده در هوافضا با استحکام بالا، فناوری فیبر کربن با مدول بالا) و فناوری مواد کامپوزیت فیبر کربن توسعه‌یافته، از جمله برای خودرو، ساخت و ساز و تعمیر و سایر موارد سبک، کم‌هزینه و آماده‌سازی فیبر کربن با دو برابر وزن بزرگ، فناوری تولید افزایشی مواد کامپوزیت فیبر کربن، فناوری بازیافت و فناوری‌های نمونه‌سازی سریع، متمرکز شود.
۵.۲ هماهنگی سازماندهی، تقویت پشتیبانی، راه‌اندازی پروژه‌های فنی بزرگ برای پشتیبانی مداوم از تحقیقات مشارکتی
در حال حاضر، مؤسسات زیادی برای انجام تحقیقات فیبر کربن در چین وجود دارند، اما قدرت پراکنده است و هیچ سازوکار سازمانی تحقیق و توسعه یکپارچه و پشتیبانی مالی قوی برای هماهنگی مؤثر وجود ندارد. با توجه به تجربه توسعه کشورهای پیشرفته، سازماندهی و طرح‌بندی پروژه‌های بزرگ نقش مهمی در ارتقای توسعه این حوزه فنی ایفا می‌کند. ما باید با توجه به پیشرفت فناوری تحقیق و توسعه فیبر کربن چین، بر نیروی تحقیق و توسعه مزیت‌محور چین تمرکز کنیم تا پروژه‌های بزرگ را آغاز کنیم، نوآوری‌های فناورانه مشارکتی را تقویت کنیم و دائماً سطح فناوری تحقیقات فیبر کربن چین و رقابت برای فیبر کربن و کامپوزیت بین‌المللی را ارتقا دهیم.
۵.۳ بهبود مکانیسم ارزیابی جهت‌گیری اثر کاربردی دستاوردهای فنی
از دیدگاه تحلیل اقتصادسنجی مقالات SCI، فیبر کربن چین به عنوان یک ماده با عملکرد بالا در زمینه‌های مختلف تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما برای تولید و فناوری آماده‌سازی فیبر کربن، به ویژه با تمرکز بر کاهش هزینه‌ها و بهبود راندمان تولید، تحقیقات کمتری مورد نیاز است. فرآیند تولید فیبر کربن طولانی، نکات کلیدی فناوری و موانع تولید بالا است و یک ادغام چند رشته‌ای و چند فناوری است. برای ارتقای مؤثر تحقیق و توسعه فناوری آماده‌سازی هسته "کم‌هزینه، با عملکرد بالا"، از یک سو، نیاز به تقویت سرمایه‌گذاری تحقیقاتی و از سوی دیگر، نیاز به تضعیف حوزه ارزیابی عملکرد تحقیقات علمی، تقویت هدایت ارزیابی اثرات کاربرد دستاوردهای فنی و تغییر از ارزیابی "کمی" که به انتشار مقاله توجه می‌کند، به ارزیابی "کیفی" ارزش نتایج است.
۵.۴ تقویت پرورش استعدادهای مرکب فناوری پیشرفته
ویژگی فناوری پیشرفته فیبر کربن، اهمیت استعدادهای تخصصی را تعیین می‌کند، اینکه آیا آنها پرسنل فنی اصلی پیشرفتهای دارند یا خیر، مستقیماً سطح تحقیق و توسعه یک موسسه را تعیین می‌کند.
در نتیجه پیوندهای تحقیق و توسعه فناوری الیاف کربن، باید به آموزش پرسنل کامپوزیت توجه کنیم تا هماهنگی و توسعه همه پیوندها تضمین شود. علاوه بر این، از تاریخ توسعه تحقیقات الیاف کربن در چین، جریان متخصصان هسته فناوری اغلب یک عامل کلیدی است که بر سطح تحقیق و توسعه یک موسسه تحقیقاتی تأثیر می‌گذارد. حفظ ثبات متخصصان هسته و تیم‌های تحقیق و توسعه در فرآیندهای تولید، کامپوزیت‌ها و محصولات اصلی برای ارتقاء مداوم فناوری مهم است.
ما باید به تقویت آموزش و استفاده از پرسنل متخصص با فناوری پیشرفته در این زمینه ادامه دهیم، سیاست ارزیابی و درمان استعدادهای تحقیق و توسعه فناوری را بهبود بخشیم، پرورش استعدادهای جوان را تقویت کنیم، به طور فعال از همکاری و تبادل نظر با مؤسسات تحقیق و توسعه پیشرفته خارجی حمایت کنیم و استعدادهای پیشرفته خارجی را به طور جدی معرفی کنیم و غیره. این امر نقش بزرگی در ارتقای توسعه تحقیقات فیبر کربن در چین خواهد داشت.
به نقل از-
تحلیلی بر توسعه فناوری جهانی الیاف کربن و روشنگری آن برای چین. تیان یاجوان، ژانگ ژیکیانگ، تائو چنگ، یانگ مینگ، با جین، چن یونوی.تحقیق و توسعه علمی-فناوری جهانی۲۰۱۸
زمان ارسال: دسامبر-04-2018