中国碳纤维的历史性突破，材料之王的逆袭历程

#头条创作挑战赛#

我国碳纤维又实现了历史性的突破。

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，它生产出来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，它可以应用航天、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。

所以碳纤维也被称为材料之王。

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，却几乎可以忽略不计。

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%。

后来由于它实在太重要了，老美还让日本对我们进行断供。

而这次上海石化投建的纯国产大丝束碳纤维生产线，预计产能可以达到1.2万吨，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，这也意味着，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如何发展起来的，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，是因为它的性能非常优秀，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，不仅具有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非常稳定，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，如果没有碳纤维，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。

碳纤维真正被重视起来，是在20世纪50年代。

当时美苏争霸，老美继续发展导弹和卫星等技术，所以需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。

其他国家也是在这个时候，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，越来越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，获得老美的技术支持，只能自己靠自己研发，由于没有设备、也没有技术，进展非常缓慢。

巴黎统筹委员会

70年代，碳纤维的作用已经越来越大，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。

中国发展碳纤维也势在必行。

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多家研究单位以及企业参与进来，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。

这次技术攻关并没有取得预期的成果，生产出来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。

不过好在解决了有无的问题。

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，不仅性能没有得到实质性的蜕变，年产量也只有1.5～2.0吨左右。

主要原因就是技术和设备双重卡脖子。

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，工艺要求比较严格。

在这些生产流程中，需要应用到很多设备。

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要求，生产出来的碳纤维达不到我们的要求，所以即使我们知道原理，也攻克了技术问题，但是就是生产不出来高性能的碳纤维。

要想生产出高质量的碳纤维，我们需要在技术和设备上双重突破。

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的策略。

1984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。

当时吉林化学工业也在询问全球其他的碳纤维公司，看下哪个国家能够提供高性能的碳纤维制造设备，但得到的回答，也是不行，被迫无奈，我们只能向一些小企业购买落后的设备，甚至淘汰的技术。

可正是这两次尝试，不仅浪费了钱，反而害苦了我们碳纤维产业。

第一次是向英国企业购买设备。

当时英国一家名叫：RK的公司抛出了橄榄枝，同意出售大丝束预

氧化炉和碳化炉，最终我们花了450万美元，从英国RK公司，进口了相对落后的碳化设备以及对应的测试装备。

第二次是联合国开发计划署和联合国工发组织， 资助中国发展“碳纤维开发应用”项目，也是委托英国RK公司做技术指导和试线。

然而这两次尝试都是失败了，其中进口RK的炭化炉一直开不起来，“碳纤维开发应用”项目也直到90年代才验收通过，但是仍然不能运行。

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，他们将碳纤维的相关技术和设备对外出售，俄罗斯、印度等国都是从这个时候进入碳纤维产业的，其中也包括我们。

两次引进设备，两次都没能让设备正常运转，最终这些花几百万美元引进的设备，被当成废铁卖了，对于我们的信心打击非常大，加上当时的外汇非常宝贵，导致国家在这之后的十多年里，都不敢轻易大量投资碳纤维了。

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。

一方面是国外蓬勃发展的碳纤维产业，一方面是连碳纤维产业都没建起来的困局，中外碳纤维产业的技术差距拉到30年以上，连我们的国防武器都需要依赖国外的碳纤维，它成为了卡住我们脖子的那根鱼刺。

此时有一个人站了出来，立志要为中国碳纤维的发展，做点什么，而他就是师昌绪。

师昌绪是我国两院院士，也是我国著名的金属学以及材料科学家，研究金属材料出身的师昌绪老院士，在看到我国碳纤维的研发陷入停滞后，非常着急。他说：“如果碳纤维搞不上去，拖了国防的后腿，我死不瞑目。”

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。

并且形成一种独特的共享机制，大家研发出来的专利、技术、信息，甚至战略调研都可以共享，这样做不仅解决了无序竞争，还把大家拧成了一股绳。

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。

尤其是光威复材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。

只有一些性能较低的碳纤维才被允许出口到我国，即使这样，进口的企业也要严格的管控，深怕我们用在国防武器上。

当时，我们的企业必须做出承诺，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。

这还没完，我们的企业还要接受日方的“通知式涨价，赏赐性供给”。

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。

谁也没想到，正是这个举动改变了中国碳纤维产业。

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、设备以及自己的房产，不断投入巨资研发碳纤维的生产技术。

终于在2005年，光威T300级碳纤维生产线通过了国家863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。

中国也实现了真正的碳纤维产业化。

国际上的T300级碳纤维价格一下子就“崩盘”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。

不过此时虽然我们已经掌握了碳纤维的生产能力，但在产量和品质上，与老牌巨头相比，还有很大的差距，比如以碳纤维第一大企日本东丽来说，他们早在1971年就已经掌握了T300级碳纤维的生产能力，我们晚了他们三十多年。

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。

除了在产能上提升明显外，在生产水平上，中国的碳纤维质量也开始屡获突破 。2014年，中简科技率先突破T700/T800级碳纤维及其复合材料的研发与产业化。

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。

虽然与当时世界上最先进的水平还有差距，比如日本东丽目前能生产T1400级的碳纤维产品，虽然我们目前还做不到，但相较于以往30多年的技术差距，进步得非常明显。

2020年12月，由于中美贸易摩擦加剧，身为小老弟的日本，自然也紧跟着老大的步伐，开始收紧对中国的碳纤维出口，于是日本政府找了个理由，说东丽没有按照因日本《外汇及外国贸易法》的要求，对尚未获得许可的中国企业出口碳纤维，并且给了警告，其实潜台词就是不让日本东丽公司出口碳纤维给中国。

于是日本东丽开始在21年的1月份停止对中国出口碳纤维。

但是此时中国碳纤维已经今非昔比，再也不怕日本的封堵了，虽然东丽的高性能碳纤维确实品质优秀，但是我们也不是没有替代。

比如在航天军工领域，由于国产碳纤维企业优先供应航天军工，故该领域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。

比如这一次上海石化承建的国内首套大丝束碳纤维生产线中期交付，值得注意的是，这条生产线上用的所有设备都是纯国产。

可以说，我们已经完全彻底完掌握了，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以分为大、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。

我国碳纤维在最近十几年发展的，都是小丝束碳纤维，因为它主要用在航天、军工等国防关键领域，是我们率先突围的方向，而大丝束碳纤维更倾向于民用领域。比如高铁、新能源汽车、绿色发电等等领域。市场更大，利润也更大，也是国外重点的封锁路线。

其实除了这次上海石化的大丝束碳纤维生产线外，早在2018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，也意味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。

以绿电中的风电为例：原本风电叶片的主梁一般用的是玻纤材质，但是改换成碳纤维材料，叶片会变得更轻，发电效率也会因此变得更高。

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生产出来，就不愁卖。

但是这还没完，在高铁上，碳纤维也是可以应用在卫生间，车头罩，车体外壳等关键部位，不仅能够阻燃，降重，还能够提升高铁的整体强度。2019年，中国的高速动车组数已经达到了3500组，规模占到了全球三分之二以上。

还有全球最大的飞机市场、蓬勃发展的中国航天，产业链最齐全的新能源汽车，甚至我们不断发展的航母、各种战机，都在为我们的碳纤维产业进行输血，支撑他们不断进行技术升级。

在原材料上，我们仍然处于落后位置，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对不会慢。

材料之王，是我们不能在经历的痛。

好了我是熊猫，都看到这边了，喜欢的话点个赞，关注一下，我们下期见！