碳纖維 拿什么來愛你？

碳纖維（Carbon Fiber）是一種纖維狀的碳素材料，含碳量在90%以上，直徑一般為5～7微米，約為成年人頭發直徑的十分之一。碳纖維的起源可追溯到19世紀后期，美國人愛迪生用碳絲制作燈泡的燈絲，從而發明了電燈，給人類社會帶來了光明。但是在20世紀初期，美國通用電器公司的庫里基發明了用鎢絲取代碳絲作為燈絲，并一直沿用至今。這使得碳絲一度退出了歷史舞臺。

直到20世紀50年代，在美蘇冷戰和爭霸的時代背景下，為了解決戰略武器的耐高溫和耐燒蝕材料，碳纖維再次進入人們的視野。并自此以后，在材料科學領域掀起了碳纖維研究與開發熱潮，各種有機纖維被用來嘗試制備碳纖維。經過幾十年的發展，形成了聚丙烯腈、瀝青和粘膠三大原料體系。

當然，碳纖維的使用不僅限于工業領域，它在民用領域，尤其是在運動休閑領域中也一直獨領風騷，像高爾夫球桿、釣魚竿、網球拍、羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等高檔運動休閑用品都是碳纖維的主要應用領域。近幾年來，碳纖維開始走進普通民眾的生活，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品我們也都看到了碳纖維的身影。顯然，碳纖維的市場空間得到了紡織行業的關注，該產業也由此蓬勃發展起來。

誰為碳纖維護航

碳纖維在紡織行業正“如日中天”，并成為不可取代的關鍵結構材料，正吸引著大批國內企業不惜重金投資、大手筆進入該領域。

“2005年當我第一次調研碳纖維時，我信心十足。經過這幾年，體會頗多，其他的產品做得再好，碳纖維卻不一定能做好。” 從中復神鷹碳纖維有限責任公司董事長張國良的一席話中可知，21 世紀初國內幾十家大型國企以及各路民營企業紛紛投身碳纖維產業，正是這種初生牛犢不怕虎的干勁快速催生了國內碳纖維產業在短短幾年內從無到有進而過渡至“遍地開花”的態勢，2004～2008年產能年均增速超過100%，但是由于在一些關鍵技術上仍未取得突破，生產線運行及產品質量極不穩定，“有產能無產量”的裝置比比皆是。

對此，天津紡織工程研究院教授聞艷萍認為，提高原絲質量是穩定生產、提高碳纖維產量的重中之重；其次，由于碳纖維的研發和生產所涉及學科較多，特別是用于軍工產品的材料更是需要反復試驗，因此，應采取行政和市場雙管齊下，即由碳纖維的最終用戶牽頭組織科研、工程設計、設備制造，協同開展碳纖維的基礎研究。

無獨有偶，中國復合材料學會副理事長徐堅博士也深有同感，他對國內碳纖維生產所需的原絲落后情況作了形象的比喻：“孩子身高如果只有一米七，你很難指望他成長為籃球巨星。先天不足，后天則很難有所突破。”他介紹說，在碳纖維制備過程中，僅單體聚合和聚合物紡絲這一流程，就有將近200米生產線，上千個工藝控制點，調整其中任意一個控制點都可能對產品產生影響。原絲預氧化還有近200米生產線以及上千個工藝控制點。對于這些問題，目前在沒有充分研發和相關數據支撐條件下，難以用理論和模型來描述這一復雜過程，以及影響因素眾多的碳纖維結構形態—性能—工藝條件的相關性。

產品開發著眼高端

2012年8月，國內第一條千噸級干噴濕紡T700碳纖維生產線在中復神鷹碳纖維有限公司正式投產。T700碳纖維的成功研發標志著高新技術纖維實現規模化生產、打破了發達國家的技術壟斷。

碳纖維著眼高端是行業內的共識，目前高端玻璃纖維的綜合性能已經接近T300級碳纖維，日本已經開始淘汰T300，因此，我國在低端產品上耗費精力沒有太多意義。而且碳纖維下游應用領域很多工藝設備都是從國外進口，如風力葉片、電纜芯、建筑補強等，應用要求起點比較高，這也促使我們的產業必須盯住高端，緊抓不放。

國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副主任李克健表示，在過去幾十年中，碳纖維攻關一直備受各方關注，但成效卻并不明顯，目前我國碳纖維生產企業有30多家，大部分屬于低水平重復建設，技術并不過關；規劃產能高達7萬～ 8萬噸/年，實際產量卻僅有2000噸左右，大部分達不到T300水平，不能滿足高技術產品要求，故而銷路不暢，每年還要進口6000～7000噸。

對此，李克健呼吁，新興產業發展需要在政府指導下有序進行。國家提出的碳纖維發展方向非常正確，但要避免企業投政府所好而盲目上項目。希望相關部門做好論證和監督工作，避免把碳纖維當成“政績工程”、“面子工程”。

需求支撐行業發展

尚普咨詢發布的《2010-2013年中國碳纖維市場分析調查報告》指出，“十二五”期間，國家將重點提升高性能增強纖維規模化制備水平，積極開展高強、高模等系列碳纖維開發和產業化，加快發展碳纖維等新材料，快速推進碳纖維材料在交通運輸、航空航天、醫療器械、風電設備、汽車制造等領域的應用。

碳纖維工程提出的目標是到2015年，碳纖維產能達到1.2萬噸，基本滿足航空航天、風力發電、運輸裝備等需求。李克健認為，在2015年產能達到1.2萬噸，這個目標實現難度不大，因為目前建成產能已接近1萬噸。

此外，有專家分析指出，除了國家相關政策的引導和支持以外，風電行業作為碳纖維應用的主要應用行業正在迎來快速發展期，海上風電要求更輕質、更抗拉力的新材料設備，碳纖維成為不二之選。未來幾年內，碳纖維風電葉片制造的技術水平將更加完善，隨著國內風電裝置大量建設以及一批相關工程的陸續上馬，碳纖維需求量將呈現迅猛增長態勢；在體育用品方面，僅全球每年2000萬副碳纖維釣魚竿以及600萬副網球拍框架的總需求量足以在推動行業發展上起到舉足輕重的作用。即便如此，目前我國碳纖維的需求缺口仍在70%以上，預計到2015年，國內碳纖維總需求量將達到13500噸/年，未來幾年碳纖維市場將出現快速擴張態勢，年均增速將達18.41%。目前國內碳纖維實際產量不足2000噸，自給率不足30%，因此國內碳纖維需求缺口仍然很大。

像重視孩子般重視技術研發

據統計，我國大中型企業研發經費占銷售額的比重僅為0.93%，遠低于發達國家的2.5%～4%。企業自覺成長遠比自上而下地推動能量巨大，然而能不能準確洞察市場縫隙并且耐得住暫時的寂寞，卻要仰仗企業家的眼界和素質。

據徐堅介紹，碳纖維制備過程包括溶液聚合、纖維成型、氧化碳化、表面處理等多道工藝，工藝總路線可能超過350米。“高校科研院所不可能有那么長的生產線以及如此復雜的控制系統，要堅持以企業為主體的技術創新，才能把技術有效地集成起來。”徐堅說，碳纖維領域是綜合型學科的交叉產業，比如其中涉及了高分子化學、無機化學、高溫氧化工程等，企業各有所長，但都沒有全面掌握原絲和碳絲生產的關鍵技術，加之企業的生產線相互保密，導致國家科研投入雖高，但效益十分低下。

企業對新產品研發的冷淡在一定程度上說明了企業對開發出令競爭對手無法企及的產品的無望，而尖端產品的研發周期和研發經費過長過高，也讓不少企業，尤其是民營企業望而卻步。如此一來，“產學研用”無疑將永遠停留在口號階段，且很難從根本上扭轉這一局面。長此以往，與國外同行相較之下，結果只有弱的更弱，強的更強。隨之而來的技術壁壘、貿易壁壘、標準制定規則等問題也將接踵而至，碳纖維制造行業將始終身處他人制定規則的游戲當中。

對此，徐堅滿懷惆悵，如果中國的企業都像“哺育”孩子一樣開展技術創新研發，把教育孩子的觀念用到企業的科技創新上，像重視養育孩子那樣重視企業的技術研發，碳纖維的未來才能真正有希望。

記者手記

眼界與理念決定成敗

采訪中，一種說法引起了記者的注意，“19世紀是鐵的時代，20世紀是硅的時代，21世紀可能是碳的時代。”的確，小到滑板魚竿，大到航天器外殼，碳纖維的身影隨處可見。在記者看來，目前對于這個產業中的企業來說，是一個最好的時代，也是一個最壞的時代。好的是碳纖維應用量大面廣，對提高人民生活質量舉重若輕；壞的是隨著技術的日新月異，想要跟上科技進步的步伐已非常困難。

包括碳纖維在內的產業用紡織品行業的種種癥結，說到底，還是技術水平不高所導致，國外對高精尖技術的封鎖、國內研發實力偏弱，使得碳纖維的技術攻關長久以來處在一種“虛弱”的狀態，如何解決？恐怕還是要借用徐堅的話，如果中國的企業都學會像“哺育”孩子一樣開展技術創新研發，把教育孩子的觀念用到企業的科技創新上，像重視養育孩子那樣重視企業的技術研發，碳纖維的未來才能真正有希望。（姚東）