系统工程

湖南又一家炭炭材料企业即将上市 光伏单晶辅材炭炭材料为何聚集湖南?

2020-03-13 08:19:28 光伏新闻

随着单晶炉热场尺寸的不断加大(目前32寸热场即将成为主流),单晶热场石墨材料被炭炭材料替代大势所趋,石墨三瓣埚早就被炭炭坩埚取代,导流筒、保温桶、加热器等被炭炭材料取代也只是一个时间的问题。随着单晶成为市场主流,炭炭材料也获得了光伏行业以及资本市场的青睐,光伏新闻获悉湖南在继博云新材(炭炭材料002297)上市之后,3月11日湖南金博股份在科创板上市委2020年第5次审议会议上成功过会!该公司主营业务是光伏单晶炉用炭炭材料,为何炭炭材料企业聚集湖南呢?炭炭材料企业工艺路线又有哪些?

(来源:微信公众号“光伏新闻”ID:pv-news)

一、湖南炭炭材料企业技术源自中南大学

中南大学位于湖南省会长沙,早在80年代初就开始了航空制动炭炭材料的研发,后来在老校长黄伯云院士的带领下,获得了突破。黄院士团队炭/炭航空材料制备技术的攻克,实际上是经过了二十多年的自主研发,最终走出了一条与国外完全不同的技术路线,且研制出的炭/炭材料与国外同类产品相比,强度提高30%、耐磨性能提高10%、综合成本降低21%,使中国成为了继英、法、美之后,第四个拥有自主生产高性能炭/炭航空制动材料的国家。2004年度黄伯云团队获得国家技术发明奖一等奖,而在此之前,该奖项已连续6年空缺。

随后中南大学成立公司博云新材,该公司生产研发的炭炭制动材料开始在国内战斗机、大飞机上大规模应用,该公司也最终于09年在国内主板上市。

由于中南大学和博云新材的带动,湖南很多做光伏单晶用的炭炭材料企业如金博、南方搏云等其创始人都是中南大学的教授,随后又有不少人从金博、南方搏云出来创立自己的企业,因此湖南从事这一行的企业有几十家,小编在这里不再一一列举,但是其技术都来源于中南大学。

关于对黄伯云院士获奖的质疑:自从黄伯云院士获得2004年科技进步一等奖之后,网上有人对黄院士的获奖有质疑,个人觉得这个奖是奖给黄院士这个团队,而黄院士是在用做企业的方法做科研,因为黄院士这个团队里有来自湖南大学的教授(黄启忠教授),也有来自陕西航空部46所和原航空部514厂(现在西安航空制动有限公司)的科研人员。用做企业的方法做科研,个人觉得应该鼓励,关键是你有没有在前辈的基础上有所创新、有所突破,有没有产业化应用。

黄伯云团队的炭/炭复合材料与国外相比的情况:

第一、在国内外首次设计并采用全炭纤维预制体,突破了国外的预氧丝预制体模式。发明了炭纤维表层原子结构处理技术,解决了热解炭与炭纤维界面结合弱这一国内外长期未能解决的难题;发明了柔松和防静电处理技术,解决了炭纤维脆断、聚团、构坯的难题。获得发明专利两项。由此制得的炭/炭复合材料与国外相比,强度提高30%,耐磨性提高20%。

第二、在国内外首创逆定向流-径向热梯度CVI热解炭沉积技术,并获发明专利两项。发明了径向热梯度沉积技术,使生产周期由6个月缩短至2个月,沉积速度提高二倍;发明了逆定向导流技术,有效控制沉积区微气氛条件,实现了热解炭显微结构的调控;发明了旋流式引气装置,实现了多工件快速增密

第三.、发明了热解炭和树脂炭两相复合结构技术,解决了单相热解炭基体高能摩擦系数低和摩擦系数不可调的两大难题,显著改善了材料的摩擦性能,并实现了摩擦系数的调控。

第四、发明了系统的高热处理工艺技术,对初始预制体、中间热解炭和最终产品进行分阶段高热处理,调控纤维、热解炭和树脂炭的显微结构,显著提高了材料的综合性能。

第五、发明了抗氧化涂层成分配方及复合涂层技术,所制得的复合涂层致密性好、能自愈合、与基体结合牢固,抗氧化性能优异。惯性台试验证明:国外产品经20次试验后涂层严重剥落,本发明产品经100次试验涂层只有少量剥落,明显优于国外产品。

二、国内炭炭材料企业的技术路线

目前国内给单晶提供炭炭热场材料的企业其技术不是来源于中南大学,就是来源于航空部,而中南大学和航空部的技术路线都是采用预制体沉积炭的工艺,因此目前市场上绝大部分给光伏单晶硅片企业提供炭炭辅材的企业其工艺技术路线大同小异,也是采用预制体沉积炭的工艺,与生产飞机刹车副的工艺类似,因此生产周期长,成本也高。

值得一提的是国内目前有一家炭炭材料企业,其与金博、南方搏云采用的预制体沉积炭工艺不同,其采用炭纤维缠绕固化成型工艺,其初始密度可以达到1.3g/cm3左右,而采用预制体沉积炭的技术其初始密度只有0.5g/cm3左右,因此采用炭纤维缠绕固化成型工艺其生产周期短,炭纤维含量高(高达80%左右),使用寿命也更长,这家企业就是烟台凯泊复合材料科技有限公司。据悉这家企业的总工程师史工曾担任过航空部第46所所长,这位85岁高龄的老科学家带领凯泊年轻的团队坚持不懈地走自主创新的发展道路,为光伏行业的发展提供优质产品和服务。在老科学家的带领下,凯泊在开发炭炭埚帮、炭炭导流筒、炭炭保温筒之初,就放弃了预制体工艺,因为金博、南方博云等企业有先发优势、规模优势,如果还采用与他们类似的预制体工艺,将会让凯泊很被动,因此凯泊独创了炭纤维缠绕固化成型工艺。目前,该生产工艺已经获得国家发明专利,产品已经陆续投放市场,受到用户的一致好评。烟台凯泊总工程师曾担任过航空部第46所所长。

总之,随着单晶企业之间竞争加剧,单晶炉尺寸将会越来越大,单晶炉内石墨热场材料被炭炭材料取代大势所趋,炭炭材料企业也将会涌现越来越多的上市公司。


北极星太阳能光伏网官方微信

相关推荐

加载中...