碳纤维以其高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在材料行业赢得了“黑金”的美誉。 近年来，中国国内碳纤维产业稳步增长，国产替代进程蓄势待发。

碳纤维是由原丝和弹力丝组成的无机高性能纤维，经过各种相关工艺制成。 本质上是碳的高纯度复合材料，它继承了碳材料的许多优点。 这种多功能材料因其卓越的性能而在众多行业中得到应用。 体育、军事和航空航天等领域尤其倾向于使用碳纤维，因为其重量轻、硬度高，使其成为高端产品的有吸引力的选择。

虽然碳纤维的成本最初看起来可能令人望而却步，通常每单位售价约为 20 美元，但值得注意的是，大多数产品都含有碳纤维混合物，在关键位置战略性地采用碳纤维以增强材料硬度。 这意味着碳纤维的总体用量相对较低，为更广泛的市场推广和采用提供了机会。

近年来碳纤维行业国产替代的加速体现了中国对技术创新和支持战略性行业的承诺。 用国产碳纤维替代国外进口，不仅可以减少对外部资源的依赖，还可以刺激就业、提升产业能力、培育高新技术产业。

国产碳纤维的发展

作为碳纤维重要市场，我国碳纤维一度大量依赖进口，价格十分昂贵。因此，碳纤维又被称为“黑色黄金”。彼时，市场上高性能T700级碳纤维曾经卖出过每吨数百万元的高价。而后来，当国产高性能碳纤维“开花结果”，国际市场碳纤维价格应声回落。

我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代，几乎和日美等国家同时起步，但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，发展缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，在较长的一段时间内发展止步不前，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。2000年以来，国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度，将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大，地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。

随着工业水平的不断提升，国内材料领域得到了极大的发展。碳纤维自从被发明到现在已经一百多年了，但是我国对于碳纤维材料的研究时间却仅有几十年。在这几十年当中，我们凭借着智慧成功突破国外的封锁，完成了国内碳纤维的产业链。在国家对碳纤维公司的大力支持下，国内碳纤维发展的势头如日中天，现在国内知名碳纤维厂家有威海光威复合材料股份有限公司、吉林碳谷碳纤维股份有限公司、中复神鹰等。

事实上，尽管科研人员做了许多工作并积累了大量科研成果，但由于国外对碳纤维实施严格的专利保护和全面的技术封锁，我国企业的碳纤维产业化之路走得异常艰辛。

据介绍，多年以来，中复神鹰始终跟踪国际上最先进的碳纤维制造技术，瞄准市场最需要的T700级、T800级产品，持续加大研发投入，不断开展关键核心技术攻关。

所幸，坚持有了收获——中复神鹰成功实现了碳纤维干喷湿纺关键核心技术突破和核心装备自主化，系统掌握了高性能碳纤维的规模化生产技术，实现了多类别碳纤维产品覆盖。同时，仅仅用了700多天，就在高原的一片荒地上，建成了一个万吨碳纤维生产基地。

国产碳纤维的三个“锦囊”

“少年”也曾笑逐颜开。从2020年下半年到2022年，价格持续上涨，产品供不应求，行情一片火热，产业迎来难得的“黄金机遇期”。

“少年”也曾意气风发。三年间，龙头企业规模快速扩张，行业产量、销量均快速增长，行业实现整体盈利，有些项目甚至创造了“当年投产当年盈利”的行业“奇迹”。

目前的“少年”，却正在烦恼。摆在眼前的现实情况是：产品供给增加，下游需求不及预期，今年前三季度，企业销售收入虽然仍保持增长，但是净利润出现较大幅度下滑。

要想顺利度过“青春期”，步入“成熟期”，国产碳纤维行业需要把握哪些关键点？

“跳出”常规纤维兴衰周期

截至今年9月底，我国碳纤维总产能合计为117670吨。其中，吉林化纤集团有限责任公司、中复神鹰碳纤维股份有限公司、浙江宝旌炭材料有限公司等龙头企业的规模近几年快速扩大。

国家发展改革委产业司副司长曹传贞指出：“目前，高性能碳纤维国产化取得了突破性进展，涌现出一批具有较强竞争力的碳纤维生产及应用重点企业，极大地促进了我国碳纤维产业链整体技术和产业化水平的提升，为提升我国制造业核心竞争力，提高我国关键材料自主保障能力给予了重要支撑。”

“国产碳纤维现在已经进入第二轮产业化建设末期。”北京化工大学教授徐樑华指出，“第一轮产业化解决了‘从无到有’的问题，陆续形成了产业化能力；在第二轮产业化阶段，我国碳纤维产量已经占据了全球的一半。第二轮产业化建设结束后，行业将进入落实高质量发展的新时期。”

不过，一边是我国碳纤维产业规模快速增长，另一边却是我国仍需要进口碳纤维。一些事关产业长远发展的深层次问题必须重视。

徐樑华指出，我国碳纤维企业与国际对标企业的综合实力差距仍然明显，这体现在：产品质量稳定可控性亟待提高，包含工艺控制、工艺改良、质量保障几个方面；“不好用、用不好、用不起”问题改善并不明显；专业人才仍然匮乏；产业链自主可控性尚未完全建立，在关键装备、关键原材料等方面差距明显。尤其是国防高端装备用PAN碳纤维主要采用二甲基亚砜法（DMSO）工艺生产，产品质量的波动不容忽视。

超高性能是挑战更是“机遇”

高强度和高模量，一直是衡量碳纤维技术发展水平的重要指标。一直以来，国产碳纤维龙头企业在做好核心产品的基础上，始终致力于投入大量人力、物力和财力，攻关更高强度、更高模量的高性能碳纤维制备技术，作为技术储备，并推进产业化。

现阶段，对于超高性能碳纤维的研发和产业化已经摆在国产碳纤维企业面前。

恒神股份碳纤维研发总监张淑斌介绍，PAN基超高性能碳纤维具有超高强度，拉伸强度在6000MPa以上。沥青基超高性能碳纤维则具有超高模量，拉伸模量在600GPa以上。

“超高性能碳纤维的特点是：产量少，附加值高，应用领域集中；技术门槛高，制备难度大；象征意义重大。”张淑斌介绍，超高强度碳纤维的应用领域包括：超轻量化结构领域，如航天等对减重有极致需求；薄壁结构领域，如超薄材料；容器结构领域，如贮箱类、压力容器类结构。

以T1100为例，它是近10年最高强度的碳纤维产品。10年间，日本企业研发生产的T1100已经在航空航天领域和高端体育休闲领域实现了规模化应用。

今年10月底，日本企业又正式发布了T1200超高强度碳纤维，其拉伸强度为8GPa，拉伸模量为315GPa，断裂伸长率为2.5%，潜在应用市场包括高端体育休闲、航空航天。

“如果说碳纤维是整个高技术行业的‘皇冠’，那么超高性能碳纤维是‘皇冠上的明珠’，是对碳纤维材料研发和制备技术实力最集中、最突出、最直接的体现。”张淑斌表示，“国产碳纤维长期处于跟随者的地位，超高性能碳纤维领域是改变这一地位的最佳突破点之一。在当前的工艺路线下，对于碳纤维强度极限的探索将是大家共同的目标。”

“追高”当然是永恒的目标，但也并不意味着要一味“追高”。

“从国际市场上看，能把已有型号的材料性能用到极致，也是一种成功，最新产品也未必就一定要把上一代产品完全替代。所以，企业未必一味要追求最高、最新，毕竟研发要付出巨大代价，还是要依据实际情况，量力而行。”上述负责人说。

提高技术成熟度迫在眉睫

面对复杂多变的国际局势，下一阶段，国产碳纤维迫切需要构建起“具有中国特色的碳纤维产业技术体系”，全面实现相关产业链供应链的自主可控。

曹传贞指出：“我国要进一步加强碳纤维及复合材料自主研发，着力推动碳纤维产业基础再造，补短板锻长板，构建具有中国特色的碳纤维产业技术体系和全产业链智能制造优势。”

这其中的关键，便是要提升国产碳纤维的技术成熟度。

“通过这几年的快速发展，行业的整体势头起来了。在接下来的高质量发展阶段，如何提升产业技术成熟度是一个回避不了的关键，也是产业必须要走的一条路。企业基于高技术成熟度生产的碳纤维，才可以让用户敢用、放心用。只有这样，企业产品的市场接受度才会提高，也有利于企业真正实现降成本，更好地拓展市场。”徐樑华说。

徐樑华进一步介绍，行业要从团队成员意识提高开始，借助产品性能质量的科学全面评价体系建设，实现质量可控可调、应用普适性和应用工艺性能的稳定。具体来看，提升国产碳纤维技术成熟度，包含以下几个要素。

一是团队水平。“这主要是指带头人的意识，带头人要充分意识到技术成熟度的重要性。生产企业与下游应用单位对碳纤维质量的反映往往不同，二者传递出的信息常常是矛盾的，这主要就是因为企业没有把握好产品的质量一致性，生产单位对碳纤维性能的把握不够精准。比如，国产T800S的强度可以做到6000GPa-6500GPa，而日本企业同款产品的强度一直稳定在5500GPa-5600GPa。”徐樑华强调，我国碳纤维企业不要总盯着产品的强度做得比对标企业更高，关键还在于，要提高产品指标稳定性，在对标的基础上把成本降下来。

二是工艺包质量，包括工艺窗口合理性、工艺迎合新的评价体系，以及辅料助剂的可控配套。比如，要关注碳纤维毛丝、起毛、集束/分散性、展宽性、浸润性、表截面形貌结构稳定性、强度等性能利用率。

三是装备能力。行业和企业要提升装备的工艺适应性水平，具备对装备进行二次改造的能力；工艺参数要可控；要关注装备利用效率与节能效果，包括单线产能发挥率、产量能耗水平；要关注装备的运维成本；还要关注装备安装与运行水平。

文章来源： 灵动核心环境服务平台，新华网，东莞耐丝碳纤维，中国纺织报