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聚丙烯腈基碳纤维组成元素虽然简单但生产流程长,包含丙烯腈聚合、纺丝、预氧化、碳化、石墨化等多个工艺段。每一段的工艺参数设计不仅受本段工艺目标限制、还受前后段工艺目标的约束。前期工作发展了人机混合增强材料科学智能架构,打通了整个碳纤维制造工艺数据链,对不同工艺段进行智算建模并提出了“显微结构的遗传与演化”全链条工艺控制策略。核心专有技术包括化学反应与物质流、能量流多场耦合智能仿真与关键装备设计,碳纤维工艺小数据多目标智算建模,物料数字化与不同阶段目标协同工艺设计等。
“显微结构的遗传与演化”工艺控制策略包含两个层面的内容,一是确定工艺控制的最终量化目标、二是协调分解各工艺段的控制目标。对碳纤维的显微结构与力学、热学、电学等技术指标进行量化建模,不仅可以澄清不同技术指标对显微结构特征量的权衡要求,更重要的是预测新产品(比如,T1300、T1500)并建立新产品的工艺控制量化目标。上述智能建模与工程设计技术能够服务于碳纤维的品质控制与产品规格系列化。

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