國際復材研發出的玻璃纖維，單絲直徑只有頭發絲的1/10 “重慶造”為百米長風電葉片“強筋壯骨”
2025-03-21 06:12:13 來源： 新重慶-重慶日報
領跑事跡：
國際復材自主研發的超高模玻璃纖維填補國內空白，并率先在國內實現萬噸級超高模量玻璃纖維規模化生產，是全球最主要的玻璃纖維供應商之一。
群山間，長約百米的風電葉片，如“鋼鐵巨人”的長臂般輕盈舞動，源源不斷地將風能轉化為綠色電能。
支撐這些風電葉片的“骨骼”，主要材料是一束束單絲直徑僅有頭發絲十分之一的玻璃纖維——超高模量玻璃纖維。而你可能不知道的是，全球每四片風電葉片，就有一片的“骨骼”來自云天化集團重慶國際復合材料股份有限公司（以下簡稱國際復材）。
一場“豪賭”
攻克百米風電葉片世界難題
2015年初春，重慶大渡口區，國際復材會議室氣氛凝重，參會人員臉上仿佛寫著兩個字：焦灼。
要么冒風險研發，要么等待被市場淘汰——一場“豪賭”正在醞釀。
為何說是豪賭？
因為此時，中國風電產業正走到一個十字路口。
上個世紀中葉，中國的風電產業還是一片空白，直到1986年，山東榮成才建成首個外資風電場。一直到2002年，風電葉片的關鍵原材料——玻璃纖維產品，依然完全依賴進口。
2003年起，我國陸續出臺相關政策支持風電產業發展，中國風電技術進入快速發展階段。2004年，主要生產玻璃纖維的國際復材，正式進軍風電領域，研發專用于風電葉片的玻璃纖維。
2010年，國際復材成功研發出模量為90GPa（吉帕）的高模量玻璃纖維生產線，填補了國內高模玻璃纖維產品空白。模量，是衡量玻璃纖維性能的重要指標，模量越高，其彈性和強度越高。通俗地說，就是模量越高，制成的風電葉片越長。
而風電葉片的長度與發電量密切相關。葉片每延長1米，可提升掃風面積2%—3%、增加發電量4%。如果風電葉片長度達到100米，發電量可大幅增加，發電成本則可大幅降低。
因為在當時，百米級的風電葉片技術，不僅國內沒有，國外也沒有。
以國際復材的技術，其高模量玻璃纖維僅能支撐90米以下葉片長度。這一長度，已經是當時行業內的最高水平。如果要生產百米級風電葉片，則需要模量在95GPa以上的超高模玻璃纖維，從理論體系到生產工藝都需要全面重構。
是否向百米級風電葉片發起攻堅？成了擺在國際復材面前的一道世界級難題。
如果繼續研發，國際復材不僅要面臨“無圖紙、無技術、無經驗”的“三無”現狀，還要投入幾千萬元，重新建立實驗生產線，引進更多專業人才，組建新的攻堅團隊等。
而此時，國家為推動風電產業可持續發展，走市場化道路，已經減少了補貼。此外，由于原材料成本上漲等諸多因素，此時投入巨資搞研發，無疑是一場豪賭。
經反復研討，會議最后決定：自研超高模玻璃纖維，背水一戰！
在接下來兩年多時間里，研發團隊試驗了百余組玻璃纖維配方，最終在2017年夏天取得突破，優選配方體系性能得到明顯提升，生產難度明顯下降。團隊看到了勝利的曙光。
然而，最殘酷的考驗，卻在2018年悄然降臨。
“冰火鏖戰”
1600℃熔爐前的蹲守攻堅
“漏板又堵了！”
2018年7月的一天，40℃高溫天氣，國際復材中試車間內突然響起刺耳的警報聲。價值數百萬元的漏板上，1600℃的玻璃液本該如銀瀑般流瀉成絲，卻因漏嘴設備堵塞凝結成團，無法成絲。
原來，超高模玻璃纖維由天然礦石按一定的配方，經1600℃左右高溫熔制、拉絲、烘干等多道工藝特制而成。一束不到2毫米的高模量玻璃纖維，由4000根細絲（單絲）組成，每根細絲的直徑只有頭發絲的1/10。
哪里出了問題？
一個多月時間里，研發團隊連續更換了5臺設備，試驗了數十次，仍無法突破“拉絲不成型”的魔咒，無法形成由4000根細絲組成的玻璃纖維集束。
中試車間溫度高達50℃，如同蒸桑拿。研發人員輪班值守在窯爐現場，手動疏通比發絲更細的漏嘴。鋼針在熾熱熔爐前頻繁折損，汗水浸透的工作服上結出鹽漬。
持續高強度的勞作，讓研發人員的情緒接近崩潰，一些泄氣的想法開始蔓延。“這是在燒錢，還不如放棄”“兩年研發已耗資幾千萬元，若失敗，一切歸零”……
質疑聲中，公司領導駐廠蹲守，穩定人心，解決難題。
“參數偏差1%，就可能前功盡棄。”當時，國際復材研發中心玻璃配方研發經理韓利雄每天上班第一件事，就是到窯爐現場觀察漏板拉絲狀態，現場對配方進行微調或對工藝進行優化。拉絲狀態要在晚班時間才能體現，他就半夜蹲守在現場，經常在漏板下方一站就是幾個小時。
這樣的“熔爐蹲守模式”持續了十多天。
“因長時間目不轉睛盯著漏嘴，導致眼睛腫脹，一度模糊看不清東西。”韓利雄回憶，研發團隊逐幀分析上千組數據，逐個解決遇到的難題。
最終研發團隊發現：礦石配方中一元素配方比例細微失衡，導致熔液黏度過高。調整配方后，研發團隊再次反復試驗。
2018年底，玻璃液終于在漏嘴上織出了4000根細絲的完美集束，生產出首批達到95GPa的超高模玻璃纖維。這不僅填補了國內空白，技術也引領國際水平。
這些細絲與傳統玻璃纖維相比，模量高出30%左右，可助風電葉片長度從90米躍升至100米，掃風面積增加20%以上，理論發電量可提升約40%，且可讓風電葉片以超過20年的壽命穩定運轉。如用超高模玻璃纖維制成的單葉片長102米左右的海上風電機組，掃風面積相當于4.7個足球場左右，年發電量可達4000萬千瓦時以上，可滿足約2萬戶普通家庭一年的用電需求。
全球前三
玻璃纖維年產能突破120萬噸
瞄準風電葉片制作技術前沿市場，國際復材在研發超高模量玻璃纖維產品上，持續領先全球。
2024年初，國際復材推出超高模風電用玻璃纖維迭代產品，模量達到100GPa，其制作的風電葉片長度可超過110米，即使在遭遇千噸拉力后仍能瞬間復原，哪怕是極端暴風雪天氣，葉片也能抵御形變。
與此同時，針對風機葉片回收難的行業痛點，2024年，國際復材整合產業鏈資源，聯合全球知名企業，開發試制出全球首款近百米長的熱塑性葉片，將可循環利用率提升30%。
除了風電領域，國際復材還在工程塑料、電子電器和電力絕緣等領域研發出一系列具有全球競爭優勢的產品。
如，為解決我國在5G原材料及超細玻璃纖維的“卡脖子”問題，全面實現高端5G原材料的全面國產化，形成國內可自主生產的完整供應鏈體系，國際復材創新研發出低介電玻璃纖維產品，技術達到國際先進水平，填補了國內空白。目前，該產品已廣泛運用于5G高速高頻服務器、高端智能手機、交換機等領域，助推了國內多層電路板的快速發展。
不僅如此，國際復材通過玻璃纖維材料制成的高鐵枕木，已經鋪進了日本新干線；玻璃纖維做成的特高壓設備產品，已經運用在“疆電入渝”的設備上……
記者在國際復材的展廳內看到，其用玻璃纖維制品制成的下游產品有上百種，廣泛應用于汽車制造、軌道交通、電子通信、家用電器、工業管罐、建筑材料、航空航天等多個領域。這些產品已經銷往全球60多個國家和地區。2024年，國際復材玻璃纖維產能突破120萬噸，進入全球前三。
“下一步，我們將以重慶制造場景為需求，以智能化提升產品競爭力，繼續加大產品研發投入，讓新產品持續引領行業發展。”國際復材相關負責人表示。
責任編輯：趙秋云
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