國(guó)際復(fù)材研發(fā)出的玻璃纖維,單絲直徑只有頭發(fā)絲的1/10 “重慶造”為百米長(zhǎng)風(fēng)電葉片“強(qiáng)筋壯骨”
2025-03-21 06:12:13 來(lái)源: 新重慶-重慶日?qǐng)?bào)

領(lǐng)跑事跡:
國(guó)際復(fù)材自主研發(fā)的超高模玻璃纖維填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,并率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)超高模量玻璃纖維規(guī)?;a(chǎn),是全球最主要的玻璃纖維供應(yīng)商之一。
群山間,長(zhǎng)約百米的風(fēng)電葉片,如“鋼鐵巨人”的長(zhǎng)臂般輕盈舞動(dòng),源源不斷地將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為綠色電能。
支撐這些風(fēng)電葉片的“骨骼”,主要材料是一束束單絲直徑僅有頭發(fā)絲十分之一的玻璃纖維——超高模量玻璃纖維。而你可能不知道的是,全球每四片風(fēng)電葉片,就有一片的“骨骼”來(lái)自云天化集團(tuán)重慶國(guó)際復(fù)合材料股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)際復(fù)材)。
一場(chǎng)“豪賭”
攻克百米風(fēng)電葉片世界難題
2015年初春,重慶大渡口區(qū),國(guó)際復(fù)材會(huì)議室氣氛凝重,參會(huì)人員臉上仿佛寫(xiě)著兩個(gè)字:焦灼。
要么冒風(fēng)險(xiǎn)研發(fā),要么等待被市場(chǎng)淘汰——一場(chǎng)“豪賭”正在醞釀。
為何說(shuō)是豪賭?
因?yàn)榇藭r(shí),中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正走到一個(gè)十字路口。
上個(gè)世紀(jì)中葉,中國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)還是一片空白,直到1986年,山東榮成才建成首個(gè)外資風(fēng)電場(chǎng)。一直到2002年,風(fēng)電葉片的關(guān)鍵原材料——玻璃纖維產(chǎn)品,依然完全依賴(lài)進(jìn)口。
2003年起,我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策支持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展,中國(guó)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段。2004年,主要生產(chǎn)玻璃纖維的國(guó)際復(fù)材,正式進(jìn)軍風(fēng)電領(lǐng)域,研發(fā)專(zhuān)用于風(fēng)電葉片的玻璃纖維。
2010年,國(guó)際復(fù)材成功研發(fā)出模量為90GPa(吉帕)的高模量玻璃纖維生產(chǎn)線,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高模玻璃纖維產(chǎn)品空白。模量,是衡量玻璃纖維性能的重要指標(biāo),模量越高,其彈性和強(qiáng)度越高。通俗地說(shuō),就是模量越高,制成的風(fēng)電葉片越長(zhǎng)。
而風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度與發(fā)電量密切相關(guān)。葉片每延長(zhǎng)1米,可提升掃風(fēng)面積2%—3%、增加發(fā)電量4%。如果風(fēng)電葉片長(zhǎng)度達(dá)到100米,發(fā)電量可大幅增加,發(fā)電成本則可大幅降低。
因?yàn)樵诋?dāng)時(shí),百米級(jí)的風(fēng)電葉片技術(shù),不僅國(guó)內(nèi)沒(méi)有,國(guó)外也沒(méi)有。
以國(guó)際復(fù)材的技術(shù),其高模量玻璃纖維僅能支撐90米以下葉片長(zhǎng)度。這一長(zhǎng)度,已經(jīng)是當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)的最高水平。如果要生產(chǎn)百米級(jí)風(fēng)電葉片,則需要模量在95GPa以上的超高模玻璃纖維,從理論體系到生產(chǎn)工藝都需要全面重構(gòu)。
是否向百米級(jí)風(fēng)電葉片發(fā)起攻堅(jiān)?成了擺在國(guó)際復(fù)材面前的一道世界級(jí)難題。
如果繼續(xù)研發(fā),國(guó)際復(fù)材不僅要面臨“無(wú)圖紙、無(wú)技術(shù)、無(wú)經(jīng)驗(yàn)”的“三無(wú)”現(xiàn)狀,還要投入幾千萬(wàn)元,重新建立實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線,引進(jìn)更多專(zhuān)業(yè)人才,組建新的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)等。
而此時(shí),國(guó)家為推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,走市場(chǎng)化道路,已經(jīng)減少了補(bǔ)貼。此外,由于原材料成本上漲等諸多因素,此時(shí)投入巨資搞研發(fā),無(wú)疑是一場(chǎng)豪賭。
經(jīng)反復(fù)研討,會(huì)議最后決定:自研超高模玻璃纖維,背水一戰(zhàn)!
在接下來(lái)兩年多時(shí)間里,研發(fā)團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)了百余組玻璃纖維配方,最終在2017年夏天取得突破,優(yōu)選配方體系性能得到明顯提升,生產(chǎn)難度明顯下降。團(tuán)隊(duì)看到了勝利的曙光。
然而,最殘酷的考驗(yàn),卻在2018年悄然降臨。
“冰火鏖戰(zhàn)”
1600℃熔爐前的蹲守攻堅(jiān)
“漏板又堵了!”
2018年7月的一天,40℃高溫天氣,國(guó)際復(fù)材中試車(chē)間內(nèi)突然響起刺耳的警報(bào)聲。價(jià)值數(shù)百萬(wàn)元的漏板上,1600℃的玻璃液本該如銀瀑般流瀉成絲,卻因漏嘴設(shè)備堵塞凝結(jié)成團(tuán),無(wú)法成絲。
原來(lái),超高模玻璃纖維由天然礦石按一定的配方,經(jīng)1600℃左右高溫熔制、拉絲、烘干等多道工藝特制而成。一束不到2毫米的高模量玻璃纖維,由4000根細(xì)絲(單絲)組成,每根細(xì)絲的直徑只有頭發(fā)絲的1/10。
哪里出了問(wèn)題?
一個(gè)多月時(shí)間里,研發(fā)團(tuán)隊(duì)連續(xù)更換了5臺(tái)設(shè)備,試驗(yàn)了數(shù)十次,仍無(wú)法突破“拉絲不成型”的魔咒,無(wú)法形成由4000根細(xì)絲組成的玻璃纖維集束。
中試車(chē)間溫度高達(dá)50℃,如同蒸桑拿。研發(fā)人員輪班值守在窯爐現(xiàn)場(chǎng),手動(dòng)疏通比發(fā)絲更細(xì)的漏嘴。鋼針在熾熱熔爐前頻繁折損,汗水浸透的工作服上結(jié)出鹽漬。
持續(xù)高強(qiáng)度的勞作,讓研發(fā)人員的情緒接近崩潰,一些泄氣的想法開(kāi)始蔓延?!斑@是在燒錢(qián),還不如放棄”“兩年研發(fā)已耗資幾千萬(wàn)元,若失敗,一切歸零”……
質(zhì)疑聲中,公司領(lǐng)導(dǎo)駐廠蹲守,穩(wěn)定人心,解決難題。
“參數(shù)偏差1%,就可能前功盡棄?!碑?dāng)時(shí),國(guó)際復(fù)材研發(fā)中心玻璃配方研發(fā)經(jīng)理韓利雄每天上班第一件事,就是到窯爐現(xiàn)場(chǎng)觀察漏板拉絲狀態(tài),現(xiàn)場(chǎng)對(duì)配方進(jìn)行微調(diào)或?qū)に囘M(jìn)行優(yōu)化。拉絲狀態(tài)要在晚班時(shí)間才能體現(xiàn),他就半夜蹲守在現(xiàn)場(chǎng),經(jīng)常在漏板下方一站就是幾個(gè)小時(shí)。
這樣的“熔爐蹲守模式”持續(xù)了十多天。
“因長(zhǎng)時(shí)間目不轉(zhuǎn)睛盯著漏嘴,導(dǎo)致眼睛腫脹,一度模糊看不清東西。”韓利雄回憶,研發(fā)團(tuán)隊(duì)逐幀分析上千組數(shù)據(jù),逐個(gè)解決遇到的難題。
最終研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn):礦石配方中一元素配方比例細(xì)微失衡,導(dǎo)致熔液黏度過(guò)高。調(diào)整配方后,研發(fā)團(tuán)隊(duì)再次反復(fù)試驗(yàn)。
2018年底,玻璃液終于在漏嘴上織出了4000根細(xì)絲的完美集束,生產(chǎn)出首批達(dá)到95GPa的超高模玻璃纖維。這不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,技術(shù)也引領(lǐng)國(guó)際水平。
這些細(xì)絲與傳統(tǒng)玻璃纖維相比,模量高出30%左右,可助風(fēng)電葉片長(zhǎng)度從90米躍升至100米,掃風(fēng)面積增加20%以上,理論發(fā)電量可提升約40%,且可讓風(fēng)電葉片以超過(guò)20年的壽命穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。如用超高模玻璃纖維制成的單葉片長(zhǎng)102米左右的海上風(fēng)電機(jī)組,掃風(fēng)面積相當(dāng)于4.7個(gè)足球場(chǎng)左右,年發(fā)電量可達(dá)4000萬(wàn)千瓦時(shí)以上,可滿足約2萬(wàn)戶(hù)普通家庭一年的用電需求。
全球前三
玻璃纖維年產(chǎn)能突破120萬(wàn)噸
瞄準(zhǔn)風(fēng)電葉片制作技術(shù)前沿市場(chǎng),國(guó)際復(fù)材在研發(fā)超高模量玻璃纖維產(chǎn)品上,持續(xù)領(lǐng)先全球。
2024年初,國(guó)際復(fù)材推出超高模風(fēng)電用玻璃纖維迭代產(chǎn)品,模量達(dá)到100GPa,其制作的風(fēng)電葉片長(zhǎng)度可超過(guò)110米,即使在遭遇千噸拉力后仍能瞬間復(fù)原,哪怕是極端暴風(fēng)雪天氣,葉片也能抵御形變。
與此同時(shí),針對(duì)風(fēng)機(jī)葉片回收難的行業(yè)痛點(diǎn),2024年,國(guó)際復(fù)材整合產(chǎn)業(yè)鏈資源,聯(lián)合全球知名企業(yè),開(kāi)發(fā)試制出全球首款近百米長(zhǎng)的熱塑性葉片,將可循環(huán)利用率提升30%。
除了風(fēng)電領(lǐng)域,國(guó)際復(fù)材還在工程塑料、電子電器和電力絕緣等領(lǐng)域研發(fā)出一系列具有全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。
如,為解決我國(guó)在5G原材料及超細(xì)玻璃纖維的“卡脖子”問(wèn)題,全面實(shí)現(xiàn)高端5G原材料的全面國(guó)產(chǎn)化,形成國(guó)內(nèi)可自主生產(chǎn)的完整供應(yīng)鏈體系,國(guó)際復(fù)材創(chuàng)新研發(fā)出低介電玻璃纖維產(chǎn)品,技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。目前,該產(chǎn)品已廣泛運(yùn)用于5G高速高頻服務(wù)器、高端智能手機(jī)、交換機(jī)等領(lǐng)域,助推了國(guó)內(nèi)多層電路板的快速發(fā)展。
不僅如此,國(guó)際復(fù)材通過(guò)玻璃纖維材料制成的高鐵枕木,已經(jīng)鋪進(jìn)了日本新干線;玻璃纖維做成的特高壓設(shè)備產(chǎn)品,已經(jīng)運(yùn)用在“疆電入渝”的設(shè)備上……
記者在國(guó)際復(fù)材的展廳內(nèi)看到,其用玻璃纖維制品制成的下游產(chǎn)品有上百種,廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、軌道交通、電子通信、家用電器、工業(yè)管罐、建筑材料、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。這些產(chǎn)品已經(jīng)銷(xiāo)往全球60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。2024年,國(guó)際復(fù)材玻璃纖維產(chǎn)能突破120萬(wàn)噸,進(jìn)入全球前三。
“下一步,我們將以重慶制造場(chǎng)景為需求,以智能化提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,繼續(xù)加大產(chǎn)品研發(fā)投入,讓新產(chǎn)品持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展?!眹?guó)際復(fù)材相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
責(zé)任編輯:趙秋云