国产"黑黄金"来了！这样的东西，打破国外垄断

2021年1月4日，上海石化“1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目正式开工建设，预计至2024年完成，48K碳纤维技术真正填补了国内的空白。

这一技术以前只能靠进口，而通过多年科研攻坚，终于打破了国外的技术封锁和垄断。

一、什么是大丝束碳纤维？

碳纤维是一种高强度、高模量纤维的新型纤维材料，含碳量在95%以上，并且“外柔内刚”，具有耐腐蚀、高模量特性。

在我们日常的生产生活中，从钓鱼竿到羽毛球拍，从风力发电的扇叶再到飞机外壳，都能够看到它的身影，我们把每束碳纤维根数大于4.8万根（48K）的称为大丝束碳纤维，把每束碳纤维处于1000根至1.2万根之间的称为小丝束。

大丝束碳纤维被称为“新材料之王”，它的直径只有头发丝的1/50，密度比钢的四分之一还要小，强度却比钢大6倍至8倍。与小丝束碳纤维相比，在相同的生产条件下大丝束碳纤维的单线产能和质量性能会大幅提高，而生产成本会降低很多。

大丝束碳纤维技术最先进的是日本和美国，而日本是世界上最大的碳纤维生产国，世界三大碳纤维制造商均是日企。

二、大丝束碳纤维产业的发展与应用

在早期，碳纤维产业的发展主要是为了满足航空航天领域的减重需求。在制造航天飞机中的研究过程中，碳纤维正式问世，世界最早上市的黏胶基碳纤维Thornel-25于1959年诞生。随后日本东丽与美国联合碳化物合作研究生产了T300碳纤维，率先实现了工业量产。

随着工艺的发展、成本的降低，碳纤维进一步应用于民用领域，如碳纤维鱼竿、碳纤维自行车等产品蓬勃发展。进入21世纪，民航客机和汽车对碳纤维及其复合材料的需求呈现爆发性的增长，陆续出现碳纤维汽车、碳纤维飞机等。

迄今为止，大丝束碳纤维已经广泛地应用于交通运输、工业生产等各行各业。

在汽车制造方面，利用大丝束碳纤维制造的复合材料刹车系统已经投入使用，大丝束碳纤维复合材料的汽车传动轴可以实现汽车减重。

在新能源领域，大丝束碳纤维还可以用于风电行业，制造更高标准的风电叶片以及电机螺旋桨。

在体育用品上，用大丝束碳纤维制造的体育用品，如钓鱼竿、滑雪板等。

在基础设施建设方面，碳纤维增强水泥复合材料可以对陈旧的基础设施进行快速的加固和修补，延长建筑物使用年限。

三、国内大丝束碳纤维产业现状

由于历史原因，中国碳纤维一直处于追赶状态，并且在装备和技术方面，与日美差距很大。

因此大丝束碳纤维的生产工艺属于国外卡脖子技术。国内市场长期供不应求，只能从国外进口。但由于欧美日的技术封锁，国内市场的高质量碳纤维价格曾比黄金还昂贵，被誉为“黑黄金”。

2018年，上海石化的"聚丙烯腈（PAN）基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发"项目通过国家专家鉴定，这标志着我国正式突破大丝束瓶颈，达到国际先进水平。

而2021年初开工建设的上海石化相关48K大丝束碳纤维项目，投产时将会改变中国大丝束碳纤维长期供不应求并全部依赖进口的局面。

随着我国在48K大丝束碳纤维的产业化过程不断取得新突破，国产48K大丝束碳纤维逐渐走向规模化生产。

而除了上海石化外，吉林化纤、光威复材、兰州纤维等多家中企也在各个方面发力。

其中吉林化纤于2019年获得首批120吨48K大丝束碳纤维原丝的出口订单，而光威复材等单位联合申请完成的“国产碳纤维复合拉挤集成技术开发及能源领域工程应用项目”项目突破了国外发达国家关于碳纤维导线技术的封锁。

四、大丝束碳纤维产业现存问题与建议

由于大丝束碳纤维具有成本低、高性价比的特点，与小丝束碳纤维相比优势明显。近些年来，大丝束碳纤维产能和需求的增加要远远大于小丝束碳纤维。

但在大丝束碳纤维的生产技术中仍存在一些问题，如丝束均匀度不稳定、碳化环节毛丝凸显等问题，而且其生产对多个技术环节要求更高，生产难度更大。而且，国际上也没有一个明确的生产标准。

大丝束碳纤维产业是复杂技术产业的典型代表，上下游产业链长，工艺流程复杂，需要国家强有力的政策支持与推动，帮助企业建设上下游产业联盟，提高上下游产品之间的匹配度，着力培育几家龙头企业，并进一步去引领国内技术标准的建立，来提高企业生产经营效率。

国内的生产企业更应加大基础研究投入，改良生产技术，提升产品质量，注重产学研协同发展，从追赶者、突破者变成引领者，实现我国在大丝束碳纤维相关产业的长远发展。

作者丨李立航，大连理工大学原子与分子物理博士研究生