碳纖維是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中不可或缺的戰(zhàn)略性新材料，因其性能優(yōu)異而被廣泛應(yīng)用于航空航天、體育休閑以及建筑、交通、石油等領(lǐng)域。經(jīng)過十多年的引進(jìn)消化與自主研發(fā)，我國碳纖維行業(yè)從無到有并實(shí)現(xiàn)了“三初”，呈現(xiàn)出配套不斷加速、產(chǎn)學(xué)研體系初步構(gòu)建、應(yīng)用正在啟動三方面特點(diǎn)，未來發(fā)展蘊(yùn)含巨大機(jī)遇。
碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)“從無到有”
碳纖維是以聚丙烯腈、瀝青等化學(xué)材料為前驅(qū)體，經(jīng)預(yù)氧化、碳化等過程制成的含碳量達(dá)90%以上的無機(jī)纖維材料。由于具有重量輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等碳材料特性，同時(shí)具有纖維材料的柔軟可加工性，碳纖維被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)應(yīng)用和體育休閑三大領(lǐng)域，是近年來世界各國發(fā)展最快的新材料之一。
材料是裝備的基礎(chǔ)和前提，業(yè)內(nèi)有“一代材料，一代裝備”的說法。我國碳纖維的研發(fā)始于上個(gè)世紀(jì)60年代初，但由于體制機(jī)制、基礎(chǔ)科學(xué)、工程技術(shù)、工業(yè)裝備等諸多原因，一直停留在低性能碳纖維水平上，高性能碳纖維的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)有效突破。
2000年以來，我國對碳纖維發(fā)展給予了高度重視。碳纖維關(guān)鍵技術(shù)專項(xiàng)于十五期間被列入國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)、“高性能聚丙烯腈碳纖維基礎(chǔ)科學(xué)問題”于十一五期間被列入國家“973”計(jì)劃，“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃將碳纖維作為其中的重點(diǎn)之一。發(fā)展改革委、科技部、工信部等部門也都加大了對碳纖維產(chǎn)業(yè)化的支持力度。
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院國家碳纖維工程技術(shù)研究中心研究員徐樑華認(rèn)為，在國家政策扶持下，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)從無到有，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都得到較大發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)進(jìn)步實(shí)現(xiàn)“三初”
中國化纖工業(yè)協(xié)會副會長趙向東說，這幾年我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步可以概括為“三初”:一是初具規(guī)模，二是初上水平，三是初步滿足國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的需要。
初具規(guī)模意味著國產(chǎn)碳纖維的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)專家介紹，目前，我國在T300級碳纖維上的工業(yè)化生產(chǎn)的全流程關(guān)鍵技術(shù)，已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破，形成了具有高自主知識產(chǎn)權(quán)的碳纖維產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)，達(dá)到了千噸級產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的能力，產(chǎn)品已經(jīng)部分替代了進(jìn)口。
初上水平意味著我國在型號更加先進(jìn)的高性能碳纖維的研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)上有所突破。目前，我國T700級碳纖維已經(jīng)在部分地區(qū)和企業(yè)內(nèi)完成了中試線和百噸級線的建設(shè)歷程，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，正在開展高水平的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)建設(shè)。T800級碳纖維已突破了制備關(guān)鍵技術(shù)，為進(jìn)入工程化階段做好了準(zhǔn)備。此外，M50J高模碳纖維也突破了研制的關(guān)鍵技術(shù)。
國產(chǎn)碳纖維已經(jīng)能初步滿足需要。高端碳纖維產(chǎn)品及其復(fù)合材料的研發(fā)是否符合國防科技工業(yè)發(fā)展的需求，能否不斷提高我國國防自主保障水平，是衡量碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。我國每年使用碳纖維近1萬噸，其中國產(chǎn)碳纖維約2000噸，已在運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、大型飛機(jī)等高端裝備上陸續(xù)得到應(yīng)用驗(yàn)證。
隨著碳纖維行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，我國培育了江蘇恒神、中復(fù)神鷹、威海拓展等碳纖維的龍頭企業(yè)，形成了產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)。截至目前，國內(nèi)已有30多家碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)線規(guī)模達(dá)到2萬噸左右。
“863”計(jì)劃專家委員會專家、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會專家徐堅(jiān)說，我國已有了相關(guān)的高性能碳纖維，只是在工藝、技術(shù)、裝備等方面沒有解決全面平行的問題，真實(shí)差距也就是十幾年。
國產(chǎn)碳纖維行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)三大特點(diǎn)
調(diào)研發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國產(chǎn)碳纖維行業(yè)還呈現(xiàn)出配套不斷加速、產(chǎn)學(xué)研體系初步構(gòu)建、應(yīng)用正在啟動三方面特點(diǎn)。
一是配套不斷加速。記者在多家企業(yè)走訪了解到，碳纖維產(chǎn)業(yè)涵蓋了材料及應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈。我國的碳纖維大型關(guān)鍵設(shè)備的自主化制造水平正在提升，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)鏈全程幾乎都使用了國產(chǎn)設(shè)備。
徐堅(jiān)說，我國碳纖維行業(yè)經(jīng)過長期的自主研發(fā)，打破了美、日等國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)長期對我國的技術(shù)封鎖和市場壟斷，已基本解決了工藝控制、關(guān)鍵裝備自主創(chuàng)新、生產(chǎn)系統(tǒng)集成等工程化難題，初步積累起國產(chǎn)碳纖維千噸級工業(yè)化生產(chǎn)線建設(shè)所需的工程化經(jīng)驗(yàn)，碳纖維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力得到了大幅度提升，縮短了與國外的差距，初步具備了與國外競爭的基礎(chǔ)。
二是產(chǎn)學(xué)研體系初步構(gòu)建。經(jīng)過多年的建設(shè)，我國已經(jīng)在高校、科研院所和企業(yè)建設(shè)了若干高水平技術(shù)研發(fā)和工程化、產(chǎn)業(yè)化研究平臺。
我國逐步形成了以航空、航天等碳纖維應(yīng)用單位為牽引，以高等院校和中科院為高性能纖維研發(fā)主體，以大型國企及民營企業(yè)為產(chǎn)業(yè)化基地的國產(chǎn)纖維研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用體系。這為下一步建立以企業(yè)為核心，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新體系，打下了良好基礎(chǔ)。
三是應(yīng)用正在啟動。先進(jìn)復(fù)合材料在多領(lǐng)域的快速發(fā)展是世界性趨勢，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年，全球碳纖維產(chǎn)能約為10.5萬噸、總產(chǎn)量約為7.4萬噸，均為2008年的1.5倍，呈現(xiàn)不斷擴(kuò)產(chǎn)擴(kuò)能的態(tài)勢。
在過去十幾年的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，我國逐步形成了以工業(yè)用為主的發(fā)展思路，在建筑補(bǔ)強(qiáng)、船艇、高壓輸電纜、機(jī)械配件等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步展開，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)積累，為產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了支撐。
專家認(rèn)為，我國碳纖維的國內(nèi)消費(fèi)正處于發(fā)展初期，國內(nèi)碳纖維消費(fèi)量僅占全球的25%。隨著國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)的規(guī)?；统杀镜牟粩嘟档停覈箫w機(jī)項(xiàng)目、國際航空業(yè)外包業(yè)務(wù)，以及建筑工程加固修復(fù)、汽車減重與優(yōu)化、海洋工業(yè)裝備制造等行業(yè)的應(yīng)用蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展機(jī)遇。
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