Trung Quốc đột phá với sợi carbon T1200, thách thức Mỹ - Nhật trong cuộc đua vật liệu chiến lược
Sau hơn hai thập niên âm thầm nghiên cứu, Trung Quốc đã chính thức tuyên bố 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 ở quy mô công nghiệp. Bước tiến này đánh dấu một cột mốc quan trọng trong cuộc đua vật liệu chiến lược, vốn lâu nay vẫn do Mỹ và Nhật Bản thống trị.
Dây chuyền sản xuất 100 tấn mỗi năm và quy trình phức tạp
Theo thông tin từ đài truyền hình trung ương Trung Quốc (CCTV), nước này đã xây dựng thành công dây chuyền sản xuất sợi carbon T1200 với công suất đạt 100 tấn mỗi năm. Đây được xem là lần đầu tiên vật liệu siêu bền này được thương mại hóa ở quy mô lớn, 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.
Quy trình sản xuất sợi carbon T1200 cực kỳ phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao. Sợi tiền chất phải trải qua giai đoạn oxy hóa sơ bộ ở nhiệt độ từ 200-300 độ C, sau đó tiếp tục carbon hóa ở mức nhiệt lên tới 2.000 độ C để hình thành cấu trúc siêu bền. Chen Qiufeng, trưởng nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh rằng việc sản xuất hàng loạt có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, vì nó 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.
Đặc tính vượt trội và ứng dụng đa dạng
Loại sợi mới này sở hữu những đặc tính ấn tượng:
- Độ bền thô gấp 10 lần thép, nhưng lại mỏng hơn sợi tóc người khoảng 10 lần.
- Khối lượng riêng chỉ bằng khoảng 1/4 thép, giúp tiết kiệm trọng lượng đáng kể.
- Đạt độ bền kéo vượt 8 gigapascal (GPa), cấp độ cao nhất mà Trung Quốc từng công bố.
Để 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. Điểm hấp dẫn nhất của T1200 nằm ở việc vừa siêu bền nhưng cực nhẹ, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong nhiều lĩnh vực chiến lược:
- Quốc phòng và hàng không vũ trụ: Chế tạo máy bay, tên lửa, vệ tinh và các thiết bị quân sự hiệu suất cao.
- Năng lượng mới: Sản xuất bình chứa hydro áp suất cao an toàn hơn, kéo dài quãng đường hoạt động của xe điện nhờ giảm trọng lượng.
- Nền kinh tế tầm thấp: Làm nền tảng cho máy bay không người lái, taxi bay và robot thế hệ mới.
- Y tế và thể thao: Ứng dụng trong thiết bị y tế siêu nhẹ và dụng cụ thể thao cao cấp.
Bối cảnh cạnh tranh toàn cầu và tương lai
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.
Trong vài năm gần đây, Trung Quốc đã liên tục nâng cao năng lực sản xuất, từ cấp T300 lên T1000, và nay là T1200. Bước đột phá này không chỉ khẳng định vị thế công nghệ của Trung Quốc mà còn tạo ra sức ép cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường vật liệu toàn cầu, đặc biệt trong bối cảnh các quốc gia đang đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp chiến lược như quốc phòng, hàng không và xe điện.
