碳纤维 拿什么来爱你？

碳纤维（Carbon Fiber）是一种纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，直径一般为5～7微米，约为成年人头发直径的十分之一。碳纤维的起源可追溯到19世纪后期，美国人爱迪生用碳丝制作灯泡的灯丝，从而发明了电灯，给人类社会带来了光明。但是在20世纪初期，美国通用电器公司的库里基发明了用钨丝取代碳丝作为灯丝，并一直沿用至今。这使得碳丝一度退出了历史舞台。

直到20世纪50年代，在美苏冷战和争霸的时代背景下，为了解决战略武器的耐高温和耐烧蚀材料，碳纤维再次进入人们的视野。并自此以后，在材料科学领域掀起了碳纤维研究与开发热潮，各种有机纤维被用来尝试制备碳纤维。经过几十年的发展，形成了聚丙烯腈、沥青和粘胶三大原料体系。

当然，碳纤维的使用不仅限于工业领域，它在民用领域，尤其是在运动休闲领域中也一直独领风骚，像高尔夫球杆、钓鱼竿、网球拍、羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等高档运动休闲用品都是碳纤维的主要应用领域。近几年来，碳纤维开始走进普通民众的生活，像音响、浴霸、取暖器等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品我们也都看到了碳纤维的身影。显然，碳纤维的市场空间得到了纺织行业的关注，该产业也由此蓬勃发展起来。

谁为碳纤维护航

碳纤维在纺织行业正“如日中天”，并成为不可取代的关键结构材料，正吸引着大批国内企业不惜重金投资、大手笔进入该领域。

“2005年当我第一次调研碳纤维时，我信心十足。经过这几年，体会颇多，其他的产品做得再好，碳纤维却不一定能做好。” 从中复神鹰碳纤维有限责任公司董事长张国良的一席话中可知，21 世纪初国内几十家大型国企以及各路民营企业纷纷投身碳纤维产业，正是这种初生牛犊不怕虎的干劲快速催生了国内碳纤维产业在短短几年内从无到有进而过渡至“遍地开花”的态势，2004～2008年产能年均增速超过100%，但是由于在一些关键技术上仍未取得突破，生产线运行及产品质量极不稳定，“有产能无产量”的装置比比皆是。

对此，天津纺织工程研究院教授闻艳萍认为，提高原丝质量是稳定生产、提高碳纤维产量的重中之重；其次，由于碳纤维的研发和生产所涉及学科较多，特别是用于军工产品的材料更是需要反复试验，因此，应采取行政和市场双管齐下，即由碳纤维的最终用户牵头组织科研、工程设计、设备制造，协同开展碳纤维的基础研究。

无独有偶，中国复合材料学会副理事长徐坚博士也深有同感，他对国内碳纤维生产所需的原丝落后情况作了形象的比喻：“孩子身高如果只有一米七，你很难指望他成长为篮球巨星。先天不足，后天则很难有所突破。”他介绍说，在碳纤维制备过程中，仅单体聚合和聚合物纺丝这一流程，就有将近200米生产线，上千个工艺控制点，调整其中任意一个控制点都可能对产品产生影响。原丝预氧化还有近200米生产线以及上千个工艺控制点。对于这些问题，目前在没有充分研发和相关数据支撑条件下，难以用理论和模型来描述这一复杂过程，以及影响因素众多的碳纤维结构形态—性能—工艺条件的相关性。

产品开发着眼高端

2012年8月，国内第一条千吨级干喷湿纺T700碳纤维生产线在中复神鹰碳纤维有限公司正式投产。T700碳纤维的成功研发标志着高新技术纤维实现规模化生产、打破了发达国家的技术垄断。

碳纤维着眼高端是行业内的共识，目前高端玻璃纤维的综合性能已经接近T300级碳纤维，日本已经开始淘汰T300，因此，我国在低端产品上耗费精力没有太多意义。而且碳纤维下游应用领域很多工艺设备都是从国外进口，如风力叶片、电缆芯、建筑补强等，应用要求起点比较高，这也促使我们的产业必须盯住高端，紧抓不放。

国家新材料产业发展战略咨询委员会副主任李克健表示，在过去几十年中，碳纤维攻关一直备受各方关注，但成效却并不明显，目前我国碳纤维生产企业有30多家，大部分属于低水平重复建设，技术并不过关；规划产能高达7万～ 8万吨/年，实际产量却仅有2000吨左右，大部分达不到T300水平，不能满足高技术产品要求，故而销路不畅，每年还要进口6000～7000吨。

对此，李克健呼吁，新兴产业发展需要在政府指导下有序进行。国家提出的碳纤维发展方向非常正确，但要避免企业投政府所好而盲目上项目。希望相关部门做好论证和监督工作，避免把碳纤维当成“政绩工程”、“面子工程”。

需求支撑行业发展

尚普咨询发布的《2010-2013年中国碳纤维市场分析调查报告》指出，“十二五”期间，国家将重点提升高性能增强纤维规模化制备水平，积极开展高强、高模等系列碳纤维开发和产业化，加快发展碳纤维等新材料，快速推进碳纤维材料在交通运输、航空航天、医疗器械、风电设备、汽车制造等领域的应用。

碳纤维工程提出的目标是到2015年，碳纤维产能达到1.2万吨，基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求。李克健认为，在2015年产能达到1.2万吨，这个目标实现难度不大，因为目前建成产能已接近1万吨。

此外，有专家分析指出，除了国家相关政策的引导和支持以外，风电行业作为碳纤维应用的主要应用行业正在迎来快速发展期，海上风电要求更轻质、更抗拉力的新材料设备，碳纤维成为不二之选。未来几年内，碳纤维风电叶片制造的技术水平将更加完善，随着国内风电装置大量建设以及一批相关工程的陆续上马，碳纤维需求量将呈现迅猛增长态势；在体育用品方面，仅全球每年2000万副碳纤维钓鱼竿以及600万副网球拍框架的总需求量足以在推动行业发展上起到举足轻重的作用。即便如此，目前我国碳纤维的需求缺口仍在70%以上，预计到2015年，国内碳纤维总需求量将达到13500吨/年，未来几年碳纤维市场将出现快速扩张态势，年均增速将达18.41%。目前国内碳纤维实际产量不足2000吨，自给率不足30%，因此国内碳纤维需求缺口仍然很大。

像重视孩子般重视技术研发

据统计，我国大中型企业研发经费占销售额的比重仅为0.93%，远低于发达国家的2.5%～4%。企业自觉成长远比自上而下地推动能量巨大，然而能不能准确洞察市场缝隙并且耐得住暂时的寂寞，却要仰仗企业家的眼界和素质。

据徐坚介绍，碳纤维制备过程包括溶液聚合、纤维成型、氧化碳化、表面处理等多道工艺，工艺总路线可能超过350米。“高校科研院所不可能有那么长的生产线以及如此复杂的控制系统，要坚持以企业为主体的技术创新，才能把技术有效地集成起来。”徐坚说，碳纤维领域是综合型学科的交叉产业，比如其中涉及了高分子化学、无机化学、高温氧化工程等，企业各有所长，但都没有全面掌握原丝和碳丝生产的关键技术，加之企业的生产线相互保密，导致国家科研投入虽高，但效益十分低下。

企业对新产品研发的冷淡在一定程度上说明了企业对开发出令竞争对手无法企及的产品的无望，而尖端产品的研发周期和研发经费过长过高，也让不少企业，尤其是民营企业望而却步。如此一来，“产学研用”无疑将永远停留在口号阶段，且很难从根本上扭转这一局面。长此以往，与国外同行相较之下，结果只有弱的更弱，强的更强。随之而来的技术壁垒、贸易壁垒、标准制定规则等问题也将接踵而至，碳纤维制造行业将始终身处他人制定规则的游戏当中。

对此，徐坚满怀惆怅，如果中国的企业都像“哺育”孩子一样开展技术创新研发，把教育孩子的观念用到企业的科技创新上，像重视养育孩子那样重视企业的技术研发，碳纤维的未来才能真正有希望。

记者手记

眼界与理念决定成败

采访中，一种说法引起了记者的注意，“19世纪是铁的时代，20世纪是硅的时代，21世纪可能是碳的时代。”的确，小到滑板鱼竿，大到航天器外壳，碳纤维的身影随处可见。在记者看来，目前对于这个产业中的企业来说，是一个最好的时代，也是一个最坏的时代。好的是碳纤维应用量大面广，对提高人民生活质量举重若轻；坏的是随着技术的日新月异，想要跟上科技进步的步伐已非常困难。

包括碳纤维在内的产业用纺织品行业的种种症结，说到底，还是技术水平不高所导致，国外对高精尖技术的封锁、国内研发实力偏弱，使得碳纤维的技术攻关长久以来处在一种“虚弱”的状态，如何解决？恐怕还是要借用徐坚的话，如果中国的企业都学会像“哺育”孩子一样开展技术创新研发，把教育孩子的观念用到企业的科技创新上，像重视养育孩子那样重视企业的技术研发，碳纤维的未来才能真正有希望。（姚东）