在山东大学千佛山校区一片静谧的小树林后，有一个颇显神秘的山东省碳纤维工程技术研究中心。就是在这里，诞生了我国具有自主知识产权的高性能碳纤维复合芯导线芯棒，其不仅突破了西方技术壁垒封锁，而且已成功实现了产业化，引领了我国输电领域的新革命。在今年2月份召开的山东省科学技术奖励大会上，由该中心副主任、山东大学材料科学与工程学院教授朱波等完成的该成果，获得了2011年度山东省科技进步一等奖。

经济导报记者日前来到这里采访时，朱波正在与来访的企业界人士交流洽谈。“碳纤维复合芯导线已经被国家电网公司列入重点推广技术目录，如今许多大企业纷纷前来与我们开展合作，生产的碳纤维复合芯导线已在多地挂网运行，碳纤维复合芯导线由此完全实现了国产化，不仅将大大推动我国电力技术的发展，而且将带动我国碳纤维行业的快速健康发展。”朱波语气中难掩兴奋和自豪。

“小产品”有“大智慧”

“你看，就是这个貌似不起眼的产品，却有着极高的技术含量，在我们研发成功之前，国内用户都要向美国等发达国家购买。”在山东大学碳纤维工程技术研究中心实验室里，朱波拿起一段铝绞线缠绕的碳纤维复合芯导线对导报记者介绍说，该导线中间黑色的芯棒由耐高温改性树脂基与高性能碳纤维复合材料制成，与传统的钢芯输电线路相比，碳纤维复合芯导线具有强度高、重量轻、导电率高、耐高温、耐腐蚀等技术优势，既能够用于提高输送能力，又可有效提高线路安全运行水平。

据介绍，碳纤维复合芯导线的生产过程主要包括3部分，即碳纤维原丝及碳纤维丝的制备、碳纤维复合芯的生产和碳纤维复合芯铝绞线的生产。目前，山东大学碳纤维工程技术研究中心经过技术攻关，已经研制成功一系列适用于碳纤维复合芯导线的生产材料、工具及施工技术，并正迅速进入推广应用阶段。

据测试，碳纤维复合芯导线芯棒的抗拉强度分别是一般钢丝和高强钢丝的2.1倍和1.85倍，更适合大跨度输电线路的架设。由于碳纤维复合芯材料的比重约为钢的1/5，在相同的外径下，碳纤维复合芯导线的重量比常规钢芯铝绞线轻10%-20% 。在高温下，碳纤维复合芯导线弧垂不到钢芯铝绞线的1/10，能有效减小电力杆塔塔头高度，提高导线运行的安全性和可靠性。

由于碳纤维复合芯导线不存在钢丝材料引起的磁滞和涡流效应，复合芯的非磁性体结构，解决了传统导线的涡流损耗，在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，因此可以减少输电损失约6%。因碳纤维导线可以连续在高温条件下运行，故其载流量可达到常规导线的两倍左右；而其耐高温特性也使得冰雪附着力极差，从而可以有效提高输电线路的抗冰雪能力，提高并改善电路的安全和可靠性。

“使用碳纤维复合芯导线还可以降低线路的改造成本。”朱波说，其高强度、重量轻和低驰度特性可使输电杆塔高度降低，同时可使铁塔结构更趋紧凑，节省杆塔用量20%，实现倍容输电，在架设高压走廊时可以大面积节省土地占用。另外，对于旧线路改造只需要更换导线，可以大大缩短施工工期，节省线路综合造价约30%。

经山东省科技厅鉴定，该碳纤维复合芯导线的主要技术指标已全面超越美国CTC 公司，其应用水平已达到国际领先水平，并获得了5项国家专利。

产业化前景广阔

“随着我国工业的迅猛发展，电力增容扩容剧增，每年新增导线需求达80万-100万公里，但目前的导线性能难以满足要求，因而高性能碳纤维复合芯导线的面世正逢其时。”朱波说。

不仅如此，高性能碳纤维复合芯导线的推广对我国节能降耗、改善环境、推动新兴产业发展还有着非常重要的意义，具有广泛的应用前景。据测算，利用该技术制备碳纤维复合芯导线后，全国可以在同等输电能力下节省导电铝材近一半，大量降低有色金属消耗。同时，每1万公里导线需要消耗碳纤维约800吨，可以带动我国碳纤维行业的快速健康发展。

正是看到碳纤维复合芯导线的巨大市场前景，国内众多企业纷纷与山东大学碳纤维工程技术研究中心展开合作，并已经成功实现了产业化。其中，山东鲁发碳纤维复合材料公司在济南市天桥区建设的碳纤维复合芯导线芯棒项目，年生产能力达2万公里；河北硅谷化工公司年产1.5万公里的碳纤维芯棒项目,年产值超过1.3亿元；此外，青岛汉缆公司、河南科信电缆公司、内蒙古浩源碳纤维公司的相关项目均已或正在实现产业化。

目前，以我国自主知识产权生产的碳纤维导线产品在北京、河北、河南、江苏、新疆、内蒙古、山西等多个省份挂网运行，运行状况良好，经济效益和社会效益十分显著。

新闻同期声

碳纤维：21世纪最有生命力新型材料

碳纤维及其复合材料被称为“21世纪最有生命力的新型材料”。

作为重要的军用物资，在发达国家，碳纤维大量应用于火箭、导弹发动机外壳、喷管，坦克、装甲车零部件，穿甲弹弹托，火箭弹尾翼，车辆发动机耐热零部件，型号武器的轻量化部分，卫星壳体等，国内高性能战斗机上也已经大量使用了碳纤维复合材料。

在民用行业，国外碳纤维已经渗透到体育器材、娱乐休闲、旅游设施、汽车构件、建筑、冶金、新型材料等多个领域。

世界碳纤维生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数几个发达国家和我国台湾省。西方国家对我国的高性能碳纤维一直实行军事封锁和禁运政策，目前我国碳纤维用量的九成以上依赖进口。2009年世界碳纤维产量4万吨左右，预计2015年需求量将超过8万吨。

国家科技部、国防科工委、总装备部、国家发改委等多个部委共同投资攻关，连续设立“863”、“973”、国债专项等开展相关工作，确立以中科院山西煤化所、北京化工大学国家碳纤维工程技术中心、山东大学碳纤维工程技术研究中心3家科研单位为科研核心，系统开展碳纤维及其原丝的机理及产业化工作，取得了很大进展。目前我国国防及航空航天领域中所用的碳纤维基本达到T300的水平，国内生产的T300碳纤维已经在飞机、导弹、火箭及型号武器中开始实验应用。

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