11月30日，青海省科学技术奖励大会在青海会议中心隆重召开。中复神鹰“万吨级干喷湿纺高性能碳纤维关键技术及产业化”项目荣获青海省科学技术进步一等奖。

“材料皇冠上的明珠”

“碳纤维是一种神奇的材料。”在中国建材集团中复神鹰党委书记、副总经理罗皞宇看来，材料是制造业的基础，而碳纤维相关产品广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域，其重要性不言而喻。

之所以应用如此广泛，与碳纤维的特性有关。

碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低，强度比钢高，比不锈钢耐腐蚀，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维。

一束1米长的SYT65(T1000级)碳纤维，重量只有0.5克，但其强度可以承担500公斤左右的力量。手指粗的一束碳纤维，就可以拉动两架飞机。

此外，用碳纤维制作的超轻自行车车架，仅用两根手指就可抬起；即便将碳纤维放入具有强腐蚀性的“王水”中也是“波澜不惊”，肉眼难以观察到明显反应。

30℃！中国首个万吨级碳纤维生产基地诞生了

由于其昂贵的价格和制造难度，世界上能够生产碳纤维的国家屈指可数。中国是其中之一，是中国首个万吨级碳纤维生产基地，主要生产T700级T800级及以上碳纤维。T代表拉伸强度，是衡量碳纤维的关键指标。工程师连峰将向T1000发起挑战,这是最新的热失重曲线情况。这个平台相对较长，我想这个尽可能升高的幅度大一些，我希望选择30℃。经过充分讨论，连峰已经胸有成竹。

在一个巨大的储罐里，丙烯精单体守卫相连，得到聚丙烯腈。这是碳纤维原液。在压力的作用下，原液经喷丝板被挤出形成数千个细流。它们先经过一段空气，而后进入凝固浴。这种工艺被称为干喷湿纺。这是T700级以上高性能碳纤维低成本、大规模稳定生产的关键技术。全球只有三个国家掌握这项技术，每24000根纤维聚集成8厘米宽的线束。这些线束被大小不一的三百多个滚轴拉动着，向前延伸并均匀瘦身。进入氧化炉后，纤维真正的蜕变拉开了帷幕。聚丙烯腈分子链交联，弹性降低，强度增加，颜色也随之发生变化。此时的纤维柔软有余而强度不足。为了提高强度，它们需要进入碳化炉，摆脱非碳元素。

进入温度为490℃，碳元素留在原地，氮氢氧元素开始挥发，温度继续升高，非碳元素逃离得更彻底，碳元素愈发明显。温度达到2000℃时，纤维中的含碳量达到百分之九十五以上。每六个碳原子组成环网状结构，结构间平移转动、紧密结合，坚固的乱层石墨结构形成。此时，原子间的结合力出奇得高，外力很难将它们拆开，纤维的硬度随之显著提高。

碳纤维终于按照工程师规定的路线进化完成，24000根5微米的黑色丝线聚集在一起。从中取少量样品送去检测。拉力测试仪的结果显示，升级的碳纤维抗拉伸强度超过6400兆帕。这几乎是超高强钢的六倍，达到T1000级。一束1米长的T1000级碳纤维重量仅0.5克，却可以承担500公斤的力量。取一根筷子粗细的一束，足以拉动两架C919国产大飞机。

未来，T1000级的碳纤维将有力支撑中国，包括大型客机、运载火箭等国之重器的制造和众多超级工程的建设。

“一天‘烧’掉一辆桑塔纳”

为摘下这颗“材料皇冠上的明珠”，研究人员经历了艰难的研发过程。

我国碳纤维研发始于20世纪60年代初，但关键核心技术却多年未能取得突破，导致相关产品严重依赖进口。

另一方面，掌握核心技术的“碳纤维强国”，对我国需要的碳纤维实行“技术、装备、产品”三封锁。中国研发人员只好“另辟蹊径”。

2005年9月，中复神鹰正式启动碳纤维项目，此后相继攻克了高温牵伸机、湿法纺丝工艺百吨线、千吨线原丝制备和碳化工艺等全流程的关键技术。2007年，中复神鹰产业化生产的第一批碳纤维下线；2008年其建成了千吨SYT35(T300级)碳纤维生产线。

2006年-2012年，中复神鹰主要从事湿法工艺T300碳纤维的研发和生产，建成千吨 SYT35(T300级)碳纤维生产线，并实现稳定生产。

然而，从T300碳纤维“升级”到SYT65(T1000级)碳纤维，却远不如想象中的容易。甚至，企业在研发高潮阶段“每天‘烧’掉一辆桑塔纳”。

中国建材中复神鹰西宁公司总经理连峰告诉记者，在此期间，公司每天投入都达到“大几十万”。“因为前期投入大量的研发费用，又没有新的产品，所以这是我们发展‘最黑暗的时期’，每天都在亏损。”

经过无数次失败，2008年，中复神鹰千吨碳纤维生产线正式投产。2012年，中复神鹰首个干喷湿纺千吨级T700生产线建成投产，成为当时国内最大、技术最先进的高端碳纤维生产线。2018年，中复神鹰牵头完成的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目荣获国家科技进步一等奖。

中国人用世界上先进的干喷湿纺技术，成功做出了“中国碳纤维”。

万吨级干喷湿纺高性能碳纤维项目荣获青海科技进步一等奖

11月30日，青海省科学技术奖励大会在青海会议中心隆重召开。中复神鹰“万吨级干喷湿纺高性能碳纤维关键技术及产业化”项目荣获青海省科学技术进步一等奖。

西宁万吨级项目在千吨级技术基础上，突破了万吨规模下聚合、纺丝、碳化等单元的产业化关键技术，在国内首次构建了具有完整自主知识产权的万吨级干喷湿纺碳纤维生产体系，实现了碳纤维生产规模从千吨到万吨的跨越。产品广泛应用于航空航天、新能源等诸多战略和新兴领域，加速了高端应用市场碳纤维的国产化替代，实现了国产碳纤维供应链自主可控。

“一家创新”带动“N家更新”

“现在说出来十分轻松，但当时真的是太难了。”中复神鹰董事长张国良曾这样感慨。

“比如，纺丝液要经过空气层，这个环节最难的地方在于，如何在那么短暂的时间里把纺丝液细流快速从水里拉过去。纺丝液进入水中后，本身没有强度，但又需要以很快的速度朝前拉，而且要马上形成强度。该怎么办？得靠温度。光是试这个温度，我们当时就试了无数次，最后才终于试成功了。再比如纺丝速度，干喷湿纺工艺下，意味着我们要把纺速从此前的70米/分钟-80米/分钟，一下子提高到400米/分钟，这个技术难度更是可想而知。可以说，这个工艺的理论模型，我们就是这样一步步总结、一点点建立起来的。”他说。

从最初技术上的逐步尝试，到如今万吨碳纤维基地已投产。原材料企业攻克核心技术，下游各类生产企业就能拿着新材料做新产品，实现了“一家创新”带动“N家更新”。

2021年9月，位于青海西宁的中复神鹰西宁万吨碳纤维基地投产，这也是全球海拔最高的高性能碳纤维生产基地；全面投产后，该基地成为全球唯一一个规模超过2万吨的高性能碳纤维生产基地。

连峰直言，“这既是我们响应市场需求，也是集团在新材料领域的战略部署，就是要做大做强新材料产业链。”

他介绍，目前该基地主要生产T700、T800、T1000一系列级别的产品。“在这些产品大量供应市场后，能够进一步满足国内航空航天、风、光、氢、新能源等诸多领域的应用，同时也保障了我们国家碳纤维的自主生产能力，实现了关键领域材料的国产化。”

据了解，目前，中复神鹰连云港总部已实现T1100级碳纤维的成功制备。

文章来源： 中国新闻网，跑，钱 鑫 博士