纸是我们生活中最常见的一种东西,书写的纸、卫生纸,其制造工艺都特别简单。

而且都有一个很明显的特点,柔软且很容易戳破。

但有一种纸却很坚韧,它拉得了卡车、挡得了刀割,还能经受500℃明火的“烤验”。

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这种纸叫“芳纶纸”,被称为材料之王,强度是同重量钢板的五倍,是制造防弹衣、高铁的必备材料

早在之前,我国始终攻克不了芳纶纸的生产技术,让美、日垄断了几十年。

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甚至成本20元的东西,出口到我国要2800元每公斤,利润达到了100多倍。

严格意义上说,芳纶纸并不是传统的纸张,而是全球三大高科技纤维之一。

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它是由芳纶纤维构成的产物,但直径只有14微米,仅有头发丝的六分之一。

但它的强度却非常高,拉力能达到20吨,是同规格钢缆的2.5倍。

其实在著名的科幻小说《三体》中,就曾出现过芳纶纤维的影子。

主角汪淼就是一名物理科学家,主要研究纳米材料。

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他掌握的纳米飞刃,就是一种纳米级别的纤维细丝,在“古筝行动”中,这种细丝直接悄无声息把一艘巨轮切成了两半。

由此可见这种纳米细丝有多高的强度,当然科幻只是科幻,现实中不可能有这种强度的纤维。

但和它有异曲同工之妙的,就是芳纶纤维了。

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芳纶纤维主要有两种类型,一种叫间位芳纶,一种叫对位芳纶,名字不一样,性能和用途就不一样。

间位芳纶耐高温,不怕火也不怕电,还不怕酸碱和辐射,可以用来做安全防护、高温过滤、电气绝缘等方面的东西。

对位芳纶很能抗压,可以承受很大的拉力和压力,主要用在防弹衣、刹车片等高强度东西的制作上。

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防弹测试

芳纶纸就是用间位芳纶做的,把间位芳纶的短纤维和沉析纤维混合在一起,然后利用湿法抄造和热压成型做出来。

做出来的芳纶纸不仅完全继承芳纶纤维的性能,还更加展现优越的性能。

如今芳纶纸在我国很多领域都有运用,变压器、电容器,飞机、高铁,家具、天花板,小到日常生活用品,大到国防重器,都有芳纶纸的身影。

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用它做成蜂窝状的结构,强度会进一步提高,在航天航空制造的核心配件中,时常能见到芳纶纸的身影。

但在这之前,我国却因为芳纶纸受了不少委屈,因为制造它的技术早已被其他国家垄断,我们想用只能买。

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以前制造芳纶纸的技术只由美国和日本把控,早在上世纪60年代,美国杜邦公司就已经成功完成了芳纶纤维产业化。

同样掌握芳纶纤维制造技术的还有日本的帝人公司,两家公司对芳纶纸形成了垄断。

垄断就意味着高价格,一张A4大小的芳纶绝缘纸成本约为20元,但市场价却高达2800元。

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在冷战期间,芳纶纸第一次被美国投入到航天以及军事领域,冷战之后,又被用于民用领域。

美国大兵的防弹衣、防弹头盔,有的型号就采用的芳纶纸材料。

芳纶纸的防高温、高硬度,用来做防弹头盔十分适合,而且用芳纶纸做的头盔质量足足轻了三分之二。

在战场上,装备的轻量化可以大大提高军队的机动能力。

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到了现代,各国都在卷航天航空技术,有一个说法是火箭每减轻1千克,制造成本就能降低100万美元,芳纶纸无疑是最合适的材料之一。

制造一架波音737或空客A320,也需要用到1.5到2吨的芳纶纸。

由此可见掌握芳纶纸的技术有多重要。

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可美日公司一直牢牢把握芳纶纸技术,向外出售也只出售第一代普通芳纶纸,性能更好的二代、三代根本不卖。

作为航天材料和战略物资,芳纶纸一直也是我国头疼的一个问题。

为了摆脱芳纶纸的桎梏,我国科学家毅然投身研究,立志要摸索出世界一流的芳纶纸制造技术。

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信息来源:央视一套

只有这样,我国在航天航空,国防军工,系能源等领域才能有自主创新能力和国际竞争力。

中国航天科工六院经过多年的潜心研制,终于实现了芳纶纤维的国产化生产,制造芳纶纸也不再是困难。

其中F-12芳纶纤维更是芳纶家族中最耀眼的一颗明星,它的抗拉强度足足有7.0GPa。

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这是什么概念,拿建造悬索桥的超高强度钢丝来比,同等规格的F-12芳纶纤维,要比钢丝强度还要高。

除此之外,我们制造出来的芳纶纸,也要比外国性能更加优秀,而且产量也高得多。

这是因为我国有古老的历史沉淀,古人的智慧永远能让我们借鉴。

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从芳纶纤维变成芳纶纸,用的就是蔡伦古法造纸技艺中的湿抄法。

公元105年,东汉蔡伦改进了造纸工艺,造出了物美价廉的纸张,人类文明从此向前迈进了一大步。

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在国产芳纶材料的研发之路上,科研人员对传统的“捣”“抄”等技术进行了创新。

从单项材料的开发,到绝缘系统设计再到样机生产验证,我国芳纶纸实现了综合性能与进口材料相同等的水平。

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数据显示,全世界一年的芳纶纸产量有8.9万吨,我国芳纶纸的产量就有3.46万吨,占了30%以上。

当我国有了这样的技术后,对芳纶纸的市场价格产生了极大的冲击。

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按照我们卖东西的性格,20元的成本,可能25元就能做到包邮到家。

最重要的是,芳纶纸技术实现从“0”到“1”的突破,让我国很多领域也产生了活力,有了更好的前景。

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信息来源:中国复合材料学会

就拿央视公布的我国战机来说,在战机下面有一个黄色结构件,它的体积还非常大,这个就是由芳纶纤维制造的。

这样可以大幅度降低飞机的重量,降低它的运营成本。

这还只是芳纶纸运用的冰山一角,相信随着科技的进步,芳纶纸会在越来越多的方面起到作用。

我们也期待,中国的芳纶纸技术越来越好,有一天能在国际上大展身手。

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信息来源:央视网

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参考信息来源:

1.北京青年报官网:《从一张纸看新材料产业的技术突破之路》,2024-10-21

2.央视一套:《刀割不破、车轧不扁、500℃明火点不着!这是什么神奇材料?》,2024-09-13

3.中国复合材料学会:《芳纶纸是一种特殊的纸张》,2023-09-08