中国碳纤维再次实现历史性突破材料之王逆袭史

  8月15日，由上海石化主导建设的国内首套大丝束碳纤维生产线，实现了中期交工。

  值得注意的是，这条生产线上的设备全可都是纯国产，它产出碳纤维的含碳量超过95%，比常规的90%碳含量，还要高出5%，属于高性能碳纤维。

  要知道碳纤维可是一种高性能的材料，它能应用航天、军工、赛车等高端领域，比如美国的隐形B2飞机的机身上就用了50%的碳纤维复合材料，除此之外还有波音和空客等飞机上也有类似的材料。

  但就是这么重要的材料，我们以前却基本依赖进口，在2014年以前，国内碳纤维市场需求将近2万吨，可其中国产碳纤维的产量占比，却几乎能忽略不计。

  尤其是大丝束碳纤维更加紧缺，在2019年的时候，国内大丝束碳纤维需求量有1.4万吨，但是这里面国产却仅占0.1万吨，占比为0.071%。

  而这次上海石化投建的纯国产大丝束碳纤维生产线万吨，不仅填补了国内空白，而且还打破美日几十年的封锁。

  但是更重要的是，此次生产设备都是纯国产，这也代表着，中国碳纤维在未来将迎来爆发式的增长，而它的下游高端制造业也会迎来一次大的突破，甚至有网友调侃说碳纤维将被中国打成白菜价了。

  那么问题来了，中国的碳纤维到底是怎么样发展起来的，为何被封锁数十年，中国却能突破这个限制呢？今天就来说说材料之王碳纤维的故事

  碳纤维之所以被称为：材料之王，是因为它的性能很优秀，它是由碳原子在晶体中排列组成，这种结构很稳定，所以由它组成的复合物，不仅仅具备超越钢铁的硬度和强度，而且还很轻，同等体积下，它的密度虽然只有钢的1/4，铝合金的1/2，但是强度却是钢的7-9倍，铝合金的3倍。

  除此之外，碳纤维很细，单根原丝的直径只有头发丝1/10左右，由它们组成的纤维束很稳定，能抗住3000°的超高温，也能在零下180°中具有弹性，还可以耐油、耐酸、耐腐蚀等等优质性能。

  所以它的应用场景范围特别广，除了上面说的战机，还可以用在卫星的结构体、发动机、导弹弹头和箭体等关键部位。

  可以说，假如没有碳纤维，我国的航空航天、军工发展，将会受到严重的影响，但就是这么重要的材料，在我国就跟芯片、核武的命运一样，长期被国外垄断，而这就得说到碳纤维的历史了。

  碳纤维最早是由英国人在19世纪发明的，后来被美国的大发明家爱迪生用在灯丝上而出名， 不过那时候碳纤维制备困难，成品强度还比较差，并未受到太多关注。

  当时美苏争霸，老美继续发展导弹和卫星等技术，所以要一款稳定而且能在高速下耐高温的材料，所以碳纤维首次被重视起来。

  他们开始研制高性能的碳纤维材料，改进了碳纤维的制备工艺，生产出的碳纤维能抵抗住弯曲，拉伸形变等外力干扰，由于性能优越，被老美大量用在他们的导弹和飞机上。

  其他国家也是在这样一个时间段，开始注意到碳纤维在国防中的作用，然后开始不断挖掘碳纤维的性能和制备方法。

  1960年，日本发明了以聚丙烯腈为原料，制备碳纤维的工艺方法，也叫PAN基碳纤维，这种工艺极大降低了碳纤维的制备成本，一出世就受到各个国家的欢迎。

  然后美国欧洲等国家，也参与到了工艺改进和应用，慢慢的变多的高性能碳纤维被制备了出来，并且装备到尖端产品上，发达国家也在这样的一个过程中垄断行业，并且非常默契的对中国实行了禁运。

  相比之下，中国在碳纤维起步其实并不算晚，可以说和日本几乎同步开始研究，但是受到

  受制于巴统协议，中国无法像日德等国家一样，获得老美的技术上的支持，只能自己靠自己研发，由于没设备、也没有技术，进展非常缓慢。

  70年代，碳纤维的作用已经慢慢的变大，老美已经将它们应用在了导弹和飞机上，使得它们的军事武器上升了一个台阶，而我们自己的战斗机却因为碳纤维迟迟无法投产，加上日本等发达国家也在研发高性能的民用碳纤维。

  1970年代后，我国国防部先后两次组织研究机构，研发碳纤维，先后组织了20多家研究单位和公司参与进来，这些单位被分成5个攻关小组，分别负责原丝、碳化、结构、隔热和测验技术研究。

  这次技术攻关并没取得预期的成果，产出的碳纤维材料稳定性和性能都不如意，只能用在某些不重要的构件上。

  1978年，碳纤维项目交由科技部前身，国家科学技术委员会管理，当时碳纤维是科委的重点项目，投入了数千万和很大的人力、结果成绩都不算理想，不仅性能没有正真获得实质性的蜕变，年产量也只有1.5～2.0吨左右。

  碳纤维听着好像不如特殊金属高大上，它是由很多根比头发还细的碳纤维集成一束，才能发挥出优异的性能，所以制备碳纤维的时候，就需要一些特殊的步骤，看下下面这张图，碳纤维制备流程超过十多道，工艺技术要求比较严格。

  比如说负责预氧化和碳化步骤的预氧化炉和高低温碳化炉，可我国本土的设备达不到技术方面的要求，产出的碳纤维达不到我们的要求，所以即使我们大家都知道原理，也攻克了技术问题，但是就是生产不出来高性能的碳纤维。

  所以在国防部和科委两次尝试后，我们开始重新考虑引进先进生产线年，上海碳素厂希望引进老美的碳化设备，来提升生产能力，但美国国防部却以碳纤维是国防科工业中的重要材料，否决了这一要求。

  并不是RK公司故意耍诈，而是他们自己的技术也是半吊子，已经落后到卖技术为生了。

  当时美日在碳纤维上的发展很快，英国却因为应用市场缺失，逐渐被甩在了身后，然后依靠出卖技术为生，他们将碳纤维的有关技术和设备对外出售，俄罗斯、印度等国都是从这样一个时间段进入碳纤维产业的，其中也包括我们。

  当时美日的碳纤维单线产能达到千吨/年，甚至研发出先进的T300碳纤维，波音的B757、B767就是用这个技术。

  2000年后，师昌绪多次向上级和国家领导人撰写报告，强调发展高性能碳纤维的重要性，而这一份报告，对后来我国碳纤维的发展起到至关重要的作用。次年10月，科技部决定设立碳纤维专项，11月成立专家小组。

  2003年1月17日，国家批准了碳纤维领域两个重点项目，2005年，碳纤维项目被批准为国家重大基础研究项目，碳纤维又再一次被我国提上了重要攻关项目的日程。

  于是在国家的号召下，社会上先后涌现了几十家碳纤维企业，像现在比较著名的光威复材、恒神股份、中复神鹰大都是在那一时期里成立或者改向碳纤维领域的。

  堪称是中国碳纤维的奇迹。这原本是一家钓鱼竿的企业，生产高性能的鱼竿用的就是碳纤维，所以他们在采购碳纤维的时候，经常需要和日本碳纤维企业打交道。

  当时日本企业已经将碳纤维列入五大机密技术之一，对我国进行“三封锁” 也就是产品封锁、技术封锁、设备封锁。

  当时，我们的企业一定做出承诺，不能将碳纤维用在其他用途，而且还要我国商务部的盖章才能拿到许可证，买到货了，他们还要时不时盯着你，看你有没有挪用。

  。啥意思？就是想涨价马上就涨价，随便发个通知给你，你就必须接受，而且给你供货的时候，还得看心情，挤牙膏式的随意给一点点，好像在赏赐给我们企业一样，很多渔具企业非常恼火，但是毫无办法。

  光威复材的老板陈光威却坐不住了，他提出要向上游拓展业务，随后花了巨资 ，引进当时国内首条，宽幅碳纤维预浸料的生产线，并且在次年就生产出碳纤维预浸料，然后他们又开始了碳纤维的研制。

  当时有领导去参观光威的碳纤维预浸料时，竟然发现光威集团已经实现了碳纤维国产化，感到非常的惊讶，然后对他们说“给国家干点事吧，不要总围着鱼竿转了”，并且将国家的困难告诉了他们。

  听完，陈光威当即决定进军军工产业，于是他压上了光威十几年的业务积累、厂房、设备和自己的房产，不断投入巨资研发碳纤维的生产技术。

  终于在2005年，光威T300级碳纤维生产线计划的验收，所以当时就有了，一家鱼竿企业，撑起了中国国防装备的说法。

  国际上的T300级碳纤维价格一下子就“”了，在2005年之前，它的价格一度被炒到8000元/公斤，而当中国实现了批量生产后，这一价格在2007年降到了200元/公斤不到，甚至连一些设备也解除了封锁。

  但是此时，中国碳纤维产业已经建设起来了，根本不怕他们对我们禁运，反而开始不断地突破。

  2012年，在国家公布的“十二五”规划中，将碳纤维的产能计划为1.2万吨/年，2013年，这一数字上升到了1.8万吨。到了2017年，中国碳纤维产能达到了2.6万吨，成为仅次于美国和日本两大老牌碳纤维强国之后的第三名。

  2019年，中复神鹰联合东华大学与江苏新鹰游机械的T1000级碳纤维工程建设项目通过技术鉴定。

  大家可能不太明白这T700/T800/T1000是啥意思，其实T就是指碳纤维，后面的数字越高，就代表碳纤维的强度也越好，可以说就是碳纤维产品力的代表。

  并没有受到太大的影响。而在工业领域，比如制作储氢罐的高性能碳纤维的购买渠道，长期依赖美日的碳纤维企业，东丽的断供虽然造成了一定的影响，但这也同时刺激着我们的中国企业，进行更多的技术和产能上的突破。

  可以说，我们已完全彻底完掌握了，大丝束的设备制造以及生产能力。有些人可能不懂，这大丝束碳纤维突破背后有什么意义？那我们就必须要了解下什么是大丝束碳纤维。

  碳纤维按照丝束多少可大致分为大、小丝束，丝束超过4万8千根的即为大丝束，未超过这个数值的称为小丝束。

  其实除了这次上海石化的大丝束碳纤维生产线年，吉林化纤也已经建成大丝束碳纤维生产线，但是其设备依然依赖进口。而这一次国产设备投产，也代表着中国碳纤维突破已经加快了脚步。

  这个并不是在胡说，因为中国是碳纤维全球最大的市场，而且还都是利润较高的高端领域。

  根据统计，到2023年，风电叶片的碳纤维需求量将达到6万吨，2025年将增加到9.3万吨，而在全球增长的风电需求里，中国占了将近一半，也就是说，中国的碳纤维企业只要产出，就不愁卖。

  在原材料上，我们仍就处于落后位置，在碳纤维上，我们与国外还有一定的技术差距，但是在未来，我们追赶上的速度绝不会慢。