您知道碳纤维是在产业技术研究院诞生的吗？

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您知道碳纤维是在产业技术研究院诞生的吗？

轻质而坚固的碳纤维是一种工业材料，广泛应用于各种应用，包括汽车车身、飞机机身和发电用风力涡轮机叶片。此外，碳纤维是日本的特产，约占世界产量的70%。为什么日本纺织品制造商能够引领世界市场？其起源在于AIST的研究人员对碳纤维的开发和实用化的强烈愿望

我想用碳制造工业材料！

　碳纤维，顾名思义，是指以碳为原料的纤维，由有机纤维烧制而成。其特点是质轻、强度大。它的比重是铁的四分之一，但强度却是铁的10倍，硬度是铁的7倍以上。此外，它还具有优异的抗疲劳性和耐腐蚀性，并且具有高导热性，但热膨胀系数非常低。因此，其用途广泛，从人造卫星、飞机等航空航天领域到钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等运动器材，最近还应用于汽车车身。

　碳纤维有着悠久的历史，据说始于19世纪，当时爱迪生将竹子蒸成碳化，并用于白炽灯泡的灯丝。后来，在 20 世纪 50 年代，美国需要太空探索的材料，于是利用人造丝（一种类似于丝绸的再生纤维）开发了碳纤维。

大约在那个时候，在日本，米乐m6官方网站的前身之一大阪产业技术综合研究所的新藤昭夫正在进行碳的基础研究。然而，Shindo 想做的不仅仅是基础研究，他想做直接造福社会的研究和开发。与此同时，1959 年，Shindo 在一份商业报纸上发现了一篇报道美国碳纤维潜力的文章。当时，还没有开发出可以工业化的碳纤维材料，新藤本能地知道，“就是这个了！”然而，当时很难获得详细的信息。我尝试在高温下随意烧制各种织物，但大多数织物只是熔化并变成了块状物。

碳纤维的诞生

　当他在没有成功后再次研究合成纤维时，新藤在一本书中发现，只有一种名为“Orlon”的聚丙烯腈（PAN）基纤维即使在高温下也不会熔化，具有粘性。我立即从在一家纺织公司工作的兄弟那里得到了奥伦，当我尝试烧制它时，我确信碳化的绒毛仍然存在。得到积极回应后，Shindo 决定将研究重点放在 PAN 基纤维上。

　在重复这个烧制实验的过程中，有一天，一束黑色、闪亮的纤维被创造出来，可以缠绕在手指上而不会断裂。这是他们第一次使用独特的方法成功制造碳纤维。

　然而，当我增加纤维量并烘烤它时，它由于某种原因而分解。调查其原因后，新藤还发现，在烧制前必须进行氧化处理作为预处理，以使其更难以断裂或切割。另外，发现如果在烧成前对碳纤维进行这样的预氧化处理，则即使接近火焰也难以燃烧。

　烧成过程中碳化是如何进行的，结构和机械性能如何变化？ Shindo也致力于阐明其原理，在美国看到一篇有关碳纤维的文章后仅四个月，他就申请了专利（1962年通过）。他们宣布，利用其纤维特性以及耐高温、耐化学性和导电性，可应用于耐酸、碱和高温气体的过滤材料，以及红外辐射器、真空管丝和合成树脂的填料。

“Shindo模式”是AIST技术转让的典型成功范例

　经过多次实验，1963年，Shindo（代表他）在国际碳相关学术会议上首次发表了有关PAN基碳纤维的碳化过程、结构和强度的报告。 1965年，一位美国空军官员看到这篇论文后来到大阪工业技术实验室，建议通过将塑料和碳纤维结合起来，可以生产出更轻、更强的碳纤维增强塑料（CFRP）。

考虑到它是一种工业材料，轻质和硬质CFRP的用途显然将会扩大。从此，Shindo积极致力于CFRP的研发，其成果使得国内企业开始积极研究碳纤维。 Shindo还为包括Nippon Carbon Co, Ltd在内的30多家私营企业提供了技术指导，这成为日本碳纤维产业显着增长的基础。此外，这种将发明与其他领域的商业化联系起来的方法被称为“Shindo模型”，并且是当前AIST技术桥接的基础。

　Shindo在去世前表示，“在其发明时，我从未想象过它的用途会扩大到今天的程度”，他开发的PAN基碳纤维的高强度和刚性刺激了美国和英国的工业，并刺激了两国碳纤维的发展。据说，任何国家的PAN基碳纤维的根源都可以追溯到Shindo的技术。

　PAN基碳纤维的发明已经过去了50多年，正如本文开头所提到的，碳纤维已被用于各种用途，从普通消费者使用的体育用品到飞机和汽车的结构材料。碳纤维的用途不断扩大，已成为世界各地人们生活中不可或缺的一部分。