2024年江苏省“最美科技工作者”——陈秋飞
陈秋飞,正高级工程师,现任中复神鹰碳纤维股份有限公司副总经理、中复神鹰碳纤维连云港公司总经理,主要从事聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料的应用研究,致力于碳纤维技术研发和产业化工作。他是国家科技进步一等奖及青海省科技进步一等奖获得者、科技部“干喷湿纺高性能碳纤维产业化及应用技术研究创新团队”负责人、国资委突出贡献团队负责人、国家“万人计划”培养对象、江苏省劳动模范、江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象、江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象。任全国碳纤维标准化技术委员会委员、中国材料与试验团体标准委员会玻璃纤维及碳纤维技术委员会副主任委员。主持参与国家级科研任务20余项,荣获省部级及以上荣誉5项,获授权专利38件,其中发明专利21件,发表论文43篇。
倾己所长,助解国家之忧
碳纤维素有“新材料之王”、“黑黄金”之称,是国防建设、国家安全的战略物资,也是国外长期技术封锁和产品垄断的敏感材料。
二十一世纪初,国内碳纤维技术发展不容乐观,少数生产碳纤维的企业仅能采用国外淘汰的设备,利用湿法纺丝技术进行小批量生产,在制备技术、生产规模以及产品质量上与国外差距很大。在国外有策略的打压下,国产碳纤维的发展举步维艰。中国材料之父师昌绪院士曾指出:“中国搞了30年,都没有搞出真正的碳纤维,中国要想强盛,碳纤维必须要过关。”深刻彰显着碳纤维国产化的重要性和必要性。
2008年,陈秋飞从北京化工大学碳纤维及其复合材料研究所毕业,没有选择去到豪华的办公楼。他目标明确、意志坚定,选择扎根在中复神鹰这片只有排排厂房的土地,誓将自己的专长落实到真正的碳纤维工业生产中,励志打破国内碳纤维受制于人的局面。“那时中复神鹰是国内第一家建成千吨级T300装置的企业,并且国家也亟需这样一个企业肩负起开拓碳纤维事业的重任,所以我来得毅然决然,现在想来也时常觉得庆幸。”陈秋飞说。
迎难而上,矢志创新突破
陈秋飞从生产和技术一线做起,坚持和团队从最基础的湿法T300级碳纤维做起。入职不久,陈秋飞就迎来了第一个挑战。生产线运行不稳定,各种状况频出,他和团队为实时监控破解各种问题,毅然决然选择留守生产线。他们吃住在厂,“5+2”与“白+黑”的工作模式成为常态。身体的疲惫并未磨灭陈秋飞的信念,反而更加激发起他要做成碳纤维的斗志。最终,他和团队成功突破了高效湿法纺丝及大规模可控预氧化碳化技术瓶颈,实现了T300级碳纤维的稳定生产,建成了国内首条湿法T300级碳纤维千吨产业化生产线,中复神鹰T300级碳纤维产品问世。产品推出后迅速打开市场,客户好评不断,中复神鹰被世人所知。
阶段性的成功对于陈秋飞和团队而言,只是对前期努力的回馈,并不是他们真正的目标。中复神鹰湿法T300级碳纤维与国外碳纤维性能上的对比差距,让他们内心沉重。“虽然我们在国内率先做成了产业化生产湿法T300级碳纤维,但与国外的差距还很大,技术上仍是落后的,国内市场还是无法全面打通,需要研发干喷湿纺技术来打开这一缺口。”陈秋飞说。秉承“为祖国争光,为民族争气”的豪情壮志,在张国良董事长的带领下,陈秋飞和团队迅速整理“行囊”,踏上攻关干喷湿纺技术的新征程。2009年,陈秋飞被任命为攻关负责人,无疑给了他更大的信心和科技自主权。重任在肩,他全身心投入到干喷湿纺技术的研究中,带领着团队日夜奋战在生产一线,从最开始的小试到中试再到产业化,过程既艰辛又曲折。
2012年,在“烧掉”几个亿的研发费用后,陈秋飞和团队攻坚克难,打破了国外技术的重重封锁,在国内率先攻克了国际尖端的干喷湿纺高性能碳纤维生产核心技术,中复神鹰成为国内第一、国际第三家突破干喷湿纺技术的企业。实现了国产干喷湿纺碳纤维从“无”到“有”的跨越,扭转了我国高性能碳纤维长期依赖进口的局面。在之后的攻关过程中,陈秋飞和团队利用该技术陆续实现了T700级、T800级碳纤维千吨级稳定生产,中复神鹰T700级、T800级碳纤维相继对外公布,公司成为行业热点,各领域合作客户络绎不绝。
2018年1月8日,在年度国家科学技术奖励大会上,陈秋飞作为核心成员完成的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖,那一刻人民大会堂响彻的掌声,是为了中国碳纤维的崛起,是为了中复神鹰每一位兢兢业业,不畏艰难困苦勇攀高峰的追梦人。
追求卓越,永攀技术高峰
科技创新永无止境。陈秋飞和团队为获得国家科技创新最高荣誉而感到自豪的同时,紧锣密鼓开始了下一步攻关工作的布局。他们对标国际碳纤维生产巨头日本东丽公司,瞄准当时代表着世界最高水平的T1000级碳纤维,争取在碳纤维制备技术上更上层楼。在此后的1000多个日日夜夜,研究分析、摸索尝试、总结调整是陈秋飞技术攻关路程上的无数次循环,他习惯在睡前总结和推演当天试验结果与理论之间的差异,分析布局下一步的技术方案,有时连做梦都是碳纤维的技术方案验证。为了吃透、搞懂T1000级碳纤维,他几乎把所有的时间和精力都献给了那一根根碳丝,每日穿梭在产线之间,擎画国产碳纤维比肩国际巨头的蓝图。他也时常教导员工们,要有深入一线的意识和行动,“做技术方面没有捷径,科研的过程中最重要的还是能沉住心到现场,去发现问题正面解决问题,总是坐在办公室闭门造车是做不出碳纤维的。”陈秋飞说。天道酬勤,2019年,他和团队创新开发了低温长时的低损伤预氧化和低温碳化技术,攻克了超高强度T1000级碳纤维缺陷微观控制难题,实现了T1000级碳纤维百吨级工程化稳定生产,获得了中国纺织工业联合会年度科学技术进步奖一等奖,保障了高端应用领域碳纤维的需求。
自此,陈秋飞和团队开始向更大产业化规模、更高性能碳纤维进发。针对国内高性能碳纤维产业水平仍停留在千吨规模,尚未有企业突破万吨高性能碳纤维生产成套技术,难以满足新兴领域使用需求的现状。他和团队潜心钻研产业化提升技术。2021年,他和团队开发了万吨规模下聚合、纺丝、预氧化、碳化、回收等单元的产业化关键技术,在国内首次实现了单线产能3000吨/年高性能碳纤维高效制备和高端成套技术自主可控,建成了国内首个万吨级高性能碳纤维生产基地,入选了央企十大超级工程,打造了“中国强度”新坐标。该项技术获得青海省年度科学技术进步奖一等奖,实现了碳纤维生产从“千吨”到“万吨”的跨越。
在国内经济迅速发展,各大高端领域蓬勃兴起的时代,陈秋飞和团队紧抓发展机遇,迅速投身超高性能碳纤维的技术研究中。2023年,通过高分子链结晶、取向、氧化机理、微晶结构的研究,突破了聚合、纺丝、碳化结构调控等关键技术,成功开发出T1100级碳纤维,解决了航空航天和尖端武器装备升级换代过程中的材料瓶颈;通过优化石墨化最高温度及温度梯度,调控石墨化阶段纤维内部晶体结构,开发了M35级、M40级、M50级等碳纤维产品,打破了强度与模量同步提升掣肘。新一代碳纤维产品的开发,进一步加快了我国高端应用市场的碳纤维国产化替代进程,提升了国产碳纤维的国际竞争力。
匠心筑梦,不负国之重托
冀以尘雾之微,补益山海,荧烛末光,增辉日月。在国家需要的关键时刻,陈秋飞和团队每一位成员聚己身绵薄之力成就国产碳纤维自主制造的宏图。十三年创新路,他和团队步步为营、拾级而上、久久为功。在陈秋飞和团队的努力下,中复神鹰碳纤维制备及产业化技术不断升级,碳纤维产品种类趋向高性能化、多样化,涵盖T300、T700、T800、T1000、T1100、M30J、M35J、M40J、领域专用等各级别的高性能碳纤维,实现了对高强型、高强中模型、高强高模型等类别碳纤维的品种覆盖。
高性能碳纤维已在航空航天、新能源汽车、光伏、风电叶片、氢能源、体育休闲、建筑加固以及专用领域实现应用,产品供不应求,行业覆盖率基本实现90%以上,有效地打破了国外高性能碳纤维垄断的市场格局,实现了高性能碳纤维自主供应,满足了我国国防军工和战略新兴产业对碳纤维材料的迫切需要,保障了国家重点领域的战略需求。同时,打破了江苏省碳纤维到高端复合材料产业链脱节的现状,打通了各个环节实现全产业链的技术提升,实现了江苏省碳纤维及其复合材料全产业链的提质提效和协同创新,进一步提升了江苏省作为碳纤维及复合材料大省的地位,为江苏省建设创新型省份提供有力支撑。
在大飞机制造国产化迫在眉睫的情况下,他和团队惟实励新,致力实现国产大飞机原材料的自主可控,攻克了航空级碳纤维及航空级预浸料工程化关键技术,通过中国商飞预批准,关键性能指标已满足国产大飞机使用要求,推进了大飞机关键原材料的国产化替代进程。
新时代呼唤新作为,新征程要有新担当。随着国家双碳政策的深入实施,风光氢等新能源领域进入爆发式增长,碳纤维作为重要的支撑材料,发展也将迎来新的拐点。陈秋飞和团队将继续在科研的道路上风雨同行,以全新的目光审视新的市场变局,以坚定的信心开拓进取。“我坚信,在国家及江苏省的大力支持下,在集团与公司各级领导的正确带领下,在广大科技工作者的共同努力下,公司的科技创新工作将再次实现跨越式提升,开创公司高质量发展的崭新时代!”陈秋飞说。他和团队将继续发扬“在科研攻关的道路上,不畏艰险,排除万难、咬住目标,坚持坚守,直到成功的顶点”的创新奋斗精神,以更大的勇气、更强的措施、更足的干劲,顺势而谋,乘势而上;以挑战高端、勇攀高峰的胆识,以“人无我有、人有我优”的劲头,去拼、去闯,为实现碳纤维的中国制造而奋斗终生。
行路难,重振旗鼓冲破技术攻关困境
科技创新之路充满荆棘坎坷。在干喷湿纺技术攻关过程中,由于干喷湿纺技术难度大、投入高,陈秋飞和团队每天都在面临着层层的技术难题,承受着研发投入过高的巨大压力,也曾无数次想自己是不是走在错误的解决方案中,“国内几十年来久攻未克的技术,凭借着我们几个初出茅庐的小伙子能做出来吗?”
在陈秋飞和团队陷入攻关低谷时,时任国家副总理的李克强考察中复神鹰,他亲切的询问了陈秋飞许多碳纤维技术方面的问题,更对他耳提面命、谆谆教诲,鼓励他要耐得住寂寞,甘吃苦中苦,争当第一个吃螃蟹的人。总理的鼓励和教导,打消了他的疑虑,为他指引了方向,他与团队重整旗鼓,克难而进。他们白天开研讨会,晚上做试验验证,他们乐此不疲,终于实现了一根丝的连续运行!当晚,中国复材董事长张定金给他打了电话“我从北京到连云港了,刚下飞机,明天想去生产线看看那根正在运行的干喷湿纺4K原丝!”“您来看是可以的,但是您最好今晚就过来看,因为明天我不能保证这根原丝还在不在运行!”这根丝或许还不够稳定,但却是中国在干喷湿纺碳纤维领域的重大跨越,是陈秋飞和团队两年多的最大成果和回报。他们成功突破干喷湿纺碳纤维生产关键核心技术,打破了国外封锁困局。“虽然想过要放弃,但第二天一早睁开眼睛,还是去解决问题接着往下走。现在回头看,最重要的一点就是当初的坚持,遇到问题去正面精准地解决,没有捷径可以绕过去。这也要感谢李克强总理在我们攻关的关键时刻给予鼓励。”陈秋飞说。
多歧路,正视失败打破强度低谷困局
强度是碳纤维最重要的性能指标之一,也是最难突破的瓶颈点。陈秋飞和团队也经历过迷茫、徘徊的时期。那时T700、T800级碳纤维强度一直处于低值,尝试调整从聚合到纺丝再到碳化的每一个可以调整的工艺点,强度却纹丝不动,规定时间内无法交付合格的货品。
在这种困境下,陈秋飞和团队每日开展老中青技术讨论会,对比历年数据,分析工艺,研讨方案,寻求突破口。但是,碳纤维性能始终没有提升,深深的挫败感伴随着陈秋飞和每个技术人员,度过了半年多的时间。经历将近8月的反复尝试,陈秋飞和团队通过对缺陷的分析优化工艺设置,实现了性能提升,长时间坚持不懈的努力看到胜利的曙光。
在此基础上,陈秋飞和团队迅速总结经验,开展强度稳定及提升双向工作,在此基础上开发了氢能领域专用新产品,在氢能领域迅速推广,占有绝对优势,市场占有率约80%。那年除夕当天,他们依旧在讨论技术提升方案。整个春节,陈秋飞和团队基本都是在技术验证和每日技术研讨会中度过,聚合-纺丝-碳化全流程数据的关联分析和讨论是每日必须完成的任务。经过不断研究和实验,陈秋飞和团队突破了超高强度碳纤维的关键技术,随即制定技术方案进行验证,通过连续30多批次的聚合中试试验,系统分析方案可靠性,实现了碳纤维性能的步步攀升,为神鹰更高性能碳纤维的开发打下了坚实的基础。
