Phát minh của Trung Quốc rung chuyển ngành xây dựng: Sản xuất hàng trăm tấn sợi mỏng hơn tóc 10 lần, bền gấp 10 lần thép

[therealrtz]

Sau hơn 2 thập niên âm thầm nghiên cứu, Trung Quốc tuyên bố đã trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới đưa sợi carbon T1200, một trong những vật liệu composite cao cấp nhất hiện nay, từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt quy mô công nghiệp, đánh dấu bước tiến lớn trong cuộc đua vật liệu chiến lược vốn lâu nay do Mỹ và Nhật Bản thống trị.

Theo CCTV, nước này đã xây dựng thành công dây chuyền sản xuất sợi carbon T1200 với công suất 100 tấn mỗi năm. Đây được xem là lần đầu tiên vật liệu siêu bền này được thương mại hóa ở quy mô lớn. Sản phẩm do tập đoàn nhà nước China National Building Material Group (CNBM) phát triển và chính thức ra mắt tại triển lãm vật liệu composite JEC World ở Paris vào tháng trước.

SCMP cho biết, loại sợi mới này có độ bền thô gấp 10 lần thép, nhưng lại mỏng hơn sợi tóc người khoảng 10 lần. Trong ngành vật liệu composite, chữ “T” là thước đo sức kéo đứt của sợi carbon. Cấp độ càng cao đồng nghĩa vật liệu càng mạnh hơn và khó sản xuất hơn.

Trong vài năm gần đây, Trung Quốc đã nâng năng lực sản xuất từ cấp T300 lên T1000, và nay tiếp tục bước sang cấp T1200 - cấp độ cao nhất mà nước này từng công bố. Theo dữ liệu công bố, sợi carbon T1200 mới đạt độ bền kéo vượt 8 gigapascal (GPa).

Chứng minh khả năng chịu lực, nhóm nghiên cứu đã xoắn 120.000 sợi filament thành một sợi cáp có đường kính chưa tới 2 mm, nhưng đủ sức kéo một chiếc xe buýt chở 54 người trưởng thành. Để tạo ra vật liệu này, sợi tiền chất phải trải qua quy trình sản xuất cực kỳ phức tạp.

Đầu tiên, vật liệu được oxy hóa sơ bộ ở nhiệt độ từ 200-300 độ C, sau đó tiếp tục trải qua giai đoạn carbon hóa ở mức nhiệt lên tới 2.000 độ C để hình thành cấu trúc siêu bền.

Chen Qiufeng, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết việc sản xuất hàng loạt có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì biến loại vật liệu vốn cực đắt đỏ trong phòng thí nghiệm thành nguồn nguyên liệu công nghiệp có thể tiếp cận rộng rãi hơn.

Điểm hấp dẫn nhất của T1200 nằm ở việc vừa siêu bền nhưng cực nhẹ. Khối lượng riêng của vật liệu này chỉ bằng khoảng 1/4 thép, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong nhiều lĩnh vực chiến lược.

Trong ngành quốc phòng và hàng không vũ trụ, sợi carbon T1200 có thể được sử dụng để chế tạo máy bay, tên lửa, vệ tinh và các thiết bị quân sự hiệu suất cao. Trong lĩnh vực năng lượng mới, vật liệu này có thể giúp sản xuất bình chứa hydro áp suất cao an toàn hơn, đồng thời kéo dài quãng đường hoạt động của xe điện nhờ giảm trọng lượng phương tiện.

Vật liệu này cũng được xem là nền tảng cho nền kinh tế tầm thấp, lĩnh vực mà Trung Quốc đang đặt cược mạnh với máy bay không người lái, taxi bay và robot thế hệ mới. Ngoài ra, sợi carbon mới còn có thể được ứng dụng trong thiết bị y tế siêu nhẹ và dụng cụ thể thao cao cấp.

Hiện tại, thị trường sợi carbon cao cấp toàn cầu vẫn do các tập đoàn Nhật Bản và Mỹ kiểm soát. Toray Industries của Nhật đang dẫn đầu thế giới với sản lượng khoảng 29.100 tấn/năm, đồng thời cũng đã phát triển vật liệu T1200 đạt ngưỡng 8 GPa.

Trong khi đó, Mitsubishi Chemical dự kiến tăng gấp đôi công suất vào năm 2027, còn Hyosung của Hàn Quốc đặt mục tiêu đạt 24.000 tấn vào năm 2028. Tại Mỹ, Hexcel vẫn giữ vai trò nhà cung cấp chủ lực cho các chương trình quân sự.

Theo IE