中國碳纖維產業(yè)從無到有實現“三初”

    碳纖維是國民經濟和國防建設中不可或缺的戰(zhàn)略性新材料，因其性能優(yōu)異而被廣泛應用于航空航天、體育休閑以及建筑、交通、石油等領域。經過十多年的引進消化與自主研發(fā)，我國碳纖維行業(yè)從無到有并實現了“三初”，呈現出配套不斷加速、產學研體系初步構建、應用正在啟動三方面特點，未來發(fā)展蘊含巨大機遇。

　　碳纖維工業(yè)化生產“從無到有”

　　碳纖維是以聚丙烯腈、瀝青等化學材料為前驅體，經預氧化、碳化等過程制成的含碳量達90%以上的無機纖維材料。由于具有重量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、導電、導熱等碳材料特性，同時具有纖維材料的柔軟可加工性，碳纖維被廣泛應用于航空航天、工業(yè)應用和體育休閑三大領域，是近年來世界各國發(fā)展最快的新材料之一。

材料是裝備的基礎和前提，業(yè)內有“一代材料，一代裝備”的說法。我國碳纖維的研發(fā)始于上個世紀60年代初，但由于體制機制、基礎科學、工程技術、工業(yè)裝備等諸多原因，一直停留在低性能碳纖維水平上，高性能碳纖維的產業(yè)化關鍵技術一直未能實現有效突破。

　　2000年以來，我國對碳纖維發(fā)展給予了高度重視。碳纖維關鍵技術專項于十五期間被列入國家高技術研究發(fā)展計劃(“863”計劃)、“高性能聚丙烯腈碳纖維基礎科學問題”于十一五期間被列入國家“973”計劃，“十二五”戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃將碳纖維作為其中的重點之一。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業(yè)化的支持力度。

　　北京化工大學材料科學與工程學院國家碳纖維工程技術研究中心研究員徐樑華認為，在國家政策扶持下，我國碳纖維產業(yè)從無到有，產業(yè)規(guī)模和技術水平都得到較大發(fā)展。

　　產業(yè)進步實現“三初”

　　中國化纖工業(yè)協會副會長趙向東說，這幾年我國碳纖維產業(yè)的進步可以概括為“三初”:一是初具規(guī)模，二是初上水平，三是初步滿足國民經濟與社會發(fā)展的需要。

　　初具規(guī)模意味著國產碳纖維的規(guī)?；I(yè)生產已經成為現實。據專家介紹，目前，我國在T300級碳纖維上的工業(yè)化生產的全流程關鍵技術，已基本實現國產化突破，形成了具有高自主知識產權的碳纖維產業(yè)化成套技術，達到了千噸級產業(yè)化規(guī)模生產的能力，產品已經部分替代了進口。

　　初上水平意味著我國在型號更加先進的高性能碳纖維的研發(fā)和工業(yè)化生產上有所突破。目前，我國T700級碳纖維已經在部分地區(qū)和企業(yè)內完成了中試線和百噸級線的建設歷程，初步實現了產業(yè)化，正在開展高水平的產業(yè)化生產建設。T800級碳纖維已突破了制備關鍵技術，為進入工程化階段做好了準備。此外，M50J高模碳纖維也突破了研制的關鍵技術。

　　國產碳纖維已經能初步滿足需要。高端碳纖維產品及其復合材料的研發(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，是衡量碳纖維產業(yè)發(fā)展水平的重要標志。我國每年使用碳纖維近1萬噸，其中國產碳纖維約2000噸，已在運載火箭、衛(wèi)星、大型飛機等高端裝備上陸續(xù)得到應用驗證。

　　隨著碳纖維行業(yè)進入快速發(fā)展期，我國培育了江蘇恒神、中復神鷹、威海拓展等碳纖維的龍頭企業(yè)，形成了產業(yè)集群效應。截至目前，國內已有30多家碳纖維生產企業(yè)，生產線規(guī)模達到2萬噸左右。

　　“863”計劃專家委員會專家、戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會專家徐堅說，我國已有了相關的高性能碳纖維，只是在工藝、技術、裝備等方面沒有解決全面平行的問題，真實差距也就是十幾年。

　　國產碳纖維行業(yè)發(fā)展呈現三大特點

　　調研發(fā)現，經過十幾年的發(fā)展，國產碳纖維行業(yè)還呈現出配套不斷加速、產學研體系初步構建、應用正在啟動三方面特點。

　　一是配套不斷加速。記者在多家企業(yè)走訪了解到，碳纖維產業(yè)涵蓋了材料及應用的全產業(yè)鏈。我國的碳纖維大型關鍵設備的自主化制造水平正在提升，大多數企業(yè)在生產鏈全程幾乎都使用了國產設備。

　　徐堅說，我國碳纖維行業(yè)經過長期的自主研發(fā)，打破了美、日等國碳纖維生產企業(yè)長期對我國的技術封鎖和市場壟斷，已基本解決了工藝控制、關鍵裝備自主創(chuàng)新、生產系統集成等工程化難題，初步積累起國產碳纖維千噸級工業(yè)化生產線建設所需的工程化經驗，碳纖維產業(yè)的技術創(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。

　　二是產學研體系初步構建。經過多年的建設，我國已經在高校、科研院所和企業(yè)建設了若干高水平技術研發(fā)和工程化、產業(yè)化研究平臺。

　　我國逐步形成了以航空、航天等碳纖維應用單位為牽引，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)為產業(yè)化基地的國產纖維研發(fā)、生產和應用體系。這為下一步建立以企業(yè)為核心，產學研用相結合的產業(yè)自主創(chuàng)新體系，打下了良好基礎。

　　三是應用正在啟動。先進復合材料在多領域的快速發(fā)展是世界性趨勢，據統計，2012年，全球碳纖維產能約為10.5萬噸、總產量約為7.4萬噸，均為2008年的1.5倍，呈現不斷擴產擴能的態(tài)勢。

　　在過去十幾年的碳纖維產業(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，在建筑補強、船艇、高壓輸電纜、機械配件等產業(yè)領域的應用正在逐步展開，實現了技術積累，為產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了支撐。

　　專家認為，我國碳纖維的國內消費正處于發(fā)展初期，國內碳纖維消費量僅占全球的25%。隨著國內碳纖維生產的規(guī)?；统杀镜牟粩嘟档?，我國大飛機項目、國際航空業(yè)外包業(yè)務，以及建筑工程加固修復、汽車減重與優(yōu)化、海洋工業(yè)裝備制造等行業(yè)的應用蘊含著巨大的發(fā)展機遇。