近日，日本东丽宣布开发出新一代超高强度碳纤维TORAYCA®T1200，新一代碳纤维T1200使用东丽爱媛工厂安装的新设备开发而成，具有世界领先水平、最高强度，可满足从体育休闲到航空航天的全领域需求。

东丽公司优势及发展策略

东丽株式会社成立于 1926 年，其前身是东洋人造丝公司，1970 年 1 月，东丽从公司名称中去掉“人造丝”一词，更名为“东丽株式会社”，是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业，目前东丽在23个国家和地区拥有 226 家公司。

目前东丽公司在航空飞机用碳纤维领域的主要优势包括以下几个方面：

先进的质量控制能力和质量保证

通过波音公司认证，具备30余年供应和数据积累经验

具备空客公司的开发和资格认证经验

拥有公共数据库中的合格材料

欧美工厂可提供碳纤维及预浸料工艺和技术服务

基于上述优势，以及面向航空领域恢复及高速增长趋势，东丽公司也制定了系列发展对策，主要包括：

先满足日益恢复的飞机生产对材料的需求

推进空客公司的材料鉴定

开发并提出下一代单通道飞机的最佳材料，主要包括开发用于高速生产的热塑性/热固性预浸料、开发超高强度碳纤维

扩大有价值材料的设计允许数据库

突破T1200碳纤维技术

10月29日，东丽工业公司(Toray Industries, Inc.)宣布已经开发了TORAYCA™ T1200超高强度碳纤维，其拉伸强度8.0GPa、拉伸模量315GPa、断裂伸长率2.5%，这是一款全球拉伸强度最高的碳纤维，其应用范围涵盖了从体育和休闲用品到飞机等诸多领域。

为了突破碳纤维的强度极限，东丽公司着手改进其专有的纳米级结构控制技术，以设计和实现具有高韧性的内部结构。通过利用这项技术，东丽公司开发了TORAYCA™T1200，本次推出的TORAYCA®T1200为12K小丝束产品，与东丽现有碳纤维产品性能相比，T1200拉伸强度为8.0GPa（约为每平方毫米100千克力），拉伸强度相较T1100提高了10%以上，拉伸模量高于T800S低于T1100，密度方面稍重于T1100。

在此之前，T1100型碳纤维曾是拉伸强度最高的一款，其应用范围广泛，包括高尔夫球杆、自行车配件、钓鱼竿等运动休闲设备，赛车以及航空航天领域。

东丽自1971年开始销售碳纤维，生产的TORAYCA™系列碳纤维已经成功用于压缩天然气和高压氢气罐、汽车、飞机和体育器材等领域。1986年，该公司开发了TORAYCA™T1000，这是当时世界上强度最高的碳纤维，此后一直是该领域的全球领导者。2014年，东丽实现了TORAYCA™T1100碳纤维商业化，进一步扩大了碳纤维的潜力。

东丽公布T1200碳纤维产品的原因

此前日本东丽的T1100G型碳纤维一直占据碳纤维拉伸强度最高的位置。

根据日本东丽官网的说法，此次公布T1200型碳纤维的信息，是基于各国的公司不断加强的传统高强度碳纤维产品的供应能力，鉴于对高强度碳纤维的需求明显上升，东丽必须做出回应；而据小编估计更多原因是来自于近年来我国在超高强度碳纤维领域的突破，因为截至目前国内已有包括威海拓展、中复神鹰、江苏恒神等在内的多家企业宣布突破了T1100碳纤维技术。而在去年12月中简科技股份有限公司申请的一项专利技术《高强度高模量碳纤维原丝湿法纺丝的制备方法》（申请号：202211604969.0）中公布了一种湿法纺丝制备得到的超高强度碳纤维方法，制得碳纤维的拉伸强度为7GPa、拉伸模量为335GPa。

综上可知，即便是日本三菱、美国Hexcel具有相同或相近级别超高强度产品时，日本东丽并未将两家公司视为对手，而随着我国多家企业陆续宣布突破T1100碳纤维技术，为了宣示全球高性能碳纤维的霸主地位，东丽公司择机宣布了T1200碳纤维这款新产品。

另外还有一个细节值得国人关注，目前在高模碳纤维系列，日本东丽已经商品化的最高拉伸模量为M60J级碳纤维（拉伸模量588GPa），但是无论是从今年各大展会上，亦或是从东丽公司的对外宣传上，重新标注出了M65J甚至是M70J级超高模量碳纤维，其原因自然是不言而喻了。

在今年东丽公司发布的最新对外宣传材料中，消失已久的M65J型碳纤维重回产品目录，在此之前的2020年中国科学院宁波材料所已经宣布成功突破国产M65J级高模碳纤维关键技术。

东丽T1200碳纤维关键技术解析

在介绍T1200型碳纤维技术之前，仍然需要回顾一下东丽公司突破T1100碳纤维的关键，2014年3月，东丽公司利用传统的PAN溶液纺丝技术，精细控制碳化过程，在纳米尺度上改善碳纤维的微结构，通过对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制，成功开发出 T1100G碳纤维。而在突破T1200型碳纤维时，东丽公司似乎又提出了一个新的说法“改进其专有的纳米级结构控制技术，以设计和实现具有高韧性的内部结构”。

那么到底依托何种技术，东丽公司才得以实现史上最高的拉伸强度？根据小编的搜集整理了解到其关键技术有二：

其一：开发出专门用于碳纤维生产的人工智能（AI）技术，并通过采用非编程人工智能工具对碳纤维工艺及性能进行预测分析，进而使开发周期缩短一半。

其二：实现了纤维内部原子级的缺陷控制，即：通过利用原子分辨率的电子显微镜在全球首次观察到单个碳原子，实现了原子尺度微观结构的调控。

国内发展

众所周知，T1000级以上碳纤维作为目前最高性能的碳纤维材料，具有十分高的强度和刚度，可满足苛刻环境中的结构应用需求，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。

而在这一领域，虽然近年来我国碳纤维产量实现了跨越式发展，但在超高端产品方面仍有一定差距。

据不完全统计，2022年我国碳纤维的产能已达11.2万吨，占据全球近1/3。但大部分产能主要还是T300和T700级，高端T800级产品稳定出货还没多少，T1000以上超高强度碳纤维更是长期以来一直由海外龙头企业主导。

不过进入2023年，有多家国内碳纤维头部企业官宣最新量产进度。截止目前，已有多家企业(江苏恒神、中复神鹰、中简科技、长盛科技、光威复材）宣布可实现生产，虽距离稳定大规模放量还有一定距离，但未来可期。

从价格角度看，高端碳纤维产品的利润率也十分惊人，T800及以上高端军用碳纤维及复材价格动辄数千上万元每公斤，对比民用碳纤维数百元每公斤差距巨大。而据不完全统计，未来几年国内碳纤维企业中低端扩产产能预计接近30万吨，叠加下游需求增速放缓，有过剩风险。加速攻克超高性能碳纤维或也将是国内相关企业未来应对产能结构过剩、同质化价格战的“最优解”。

文章来源： 东丽株式会社、DT新材料、碳纤维生产技术，钱鑫博士，科技迷你小小生