師昌緒先生和中國的碳纖維發展
——謹以此文紀念師老誕辰100周年

杜善義

（中國航天科技集團有限公司，北京100048；哈爾濱工業大學，哈爾濱150001）

師昌緒是中國著名材料學家，也是戰略科學家，他不僅在科學上取得令人矚目的成就，同時，也是胸懷祖國、有擔當、有責任的科學家。我僅就碳纖維方面談談師老的卓越貢獻和他的戰略思維。20世紀90年代，師老在全國復合材料學術會上就提出“碳纖維及其復合材料是永恒的不可替代的材料”，在香山會議上又提出“碳纖維是戰略性材料”。正因他對碳纖維有如此的認知高度，才引領了中國碳纖維的研究和應用，可以毫不夸張地講，沒有師老就沒有中國碳纖維的今天。

碳纖維及其復合材料是20世紀材料科學發展的里程碑式成就，一出現就得到關注，特別是受到國防和航天航空領域的高度重視，原因在于它具有許多傳統材料不具備的特點。首先，它的比性能高，這樣可實現裝備輕量化，提高裝備的結構效率；其次，它在宏觀上是可以設計，使其達到所需要的性能；此外，通過設計，它不僅可成為新型結構材料，還可以成為特殊功能材料或結構/功能一體化材料等。

中國也非常重視碳纖維的研發和應用，先進復合材料是裝備換代的重要基礎和保證。20世紀60年代，中國就開始部署和規劃碳纖維的研發工作，由于工業基礎和體制機制等原因，經近20年努力，中國的碳纖維應用還是要依賴日本等國進口，受制于人。在20世紀90年代末至21世紀初，由于國外對軍用碳纖維的嚴格禁運，中國的火箭、導彈、衛星和飛機等重要裝備所用的碳纖維根本得不到保證，甚至到了告急地步。就在這時，師昌緒一方面給中央領導寫信反映情況，同時提出自己的攻關建議，得到中央支持；另一方面，“十五”期間在科技部設立專題研究計劃，帶領年輕的科技工作者親臨國企和民企調查、咨詢和親自指導，使中國碳纖維經過10余年時間發展起來，在性能、質量和規模上已基本滿足重要領域需求，發展形勢喜人。

目前，中國的碳纖維及其復合材料已發展到一個新階段。主要是涌現出一批以民企為主的碳纖維產業，已經可提供高強、高模的碳纖維，滿足需求。從性能、質量和規模上雖與某些發達國家有差距，但差距越來越小，有望在近期跟上世界發展的先進步伐；碳纖維復合材料應用產生了重要變化，過去主要在國防和航空航天領域，現在得到諸如能源交通、海洋工程和船艦、汽車及土木多領域的重視，碳纖維復合材料正在從一種“貴族性”材料到“平民性”材料轉變，它的地位越來越重要、應用越來越廣泛、作用越來越顯著、用量也越來越大。碳纖維復合材料的應用不僅對提高裝備的性能至關重要，它同時與節能減排、環境保護以及降低成本有至關重要的不可替代的作用。

在學習和弘揚師昌緒先生科學精神的同時，科學地審視中國碳纖維及其復合材料也是十分重要的。除了看到需求和機遇，也應清醒地看到差距和挑戰。師老曾給中國科學院化學研究所徐堅博士講過一句名言，他認為，中國碳纖維不是“苦海無邊，回頭是岸”而是“苦海有邊，回頭無岸”，雖是10年前講的，但現在仍有指導意義。發展碳纖維機遇在哪里？一是碳纖維已經從主要在國防和航空航天領域應用逐漸轉至軍民兩用戰略性材料，它的應用領域已延伸到現代交通、新能源汽車、海洋工程與船艦、能源領域及土木建筑領域。中國的碳纖維應用量已經占世界總用量的1/4左右，從總的需求看，中國必然成為碳纖維研發與應用大國；二是中國碳纖維的研發、生產和應用已有一定基礎水平，與先進國家雖有差距但已經差距不大，按目前態勢看，有望到2025年成為碳纖維強國；三是形成一支高水平的人才隊伍和成規模的研發平臺，而且相當一部分企業可自主設計生產碳纖維的研發和生產裝備，基本掌握了核心技術，形成了可持續發展能力。發展碳纖維的挑戰在哪里？一是基礎尚較薄弱，碳纖維是技術含量極高的材料分支，它的技術和工藝包括了原液聚合到紡絲到預氧化碳化等復雜工序，既要解決原理性的科學問題，又要解決難度極大的關鍵技術和工程問題。中國還沒深入全面掌握核心技術，在質量上還有較大的提升空間，研發和生產裝備對外仍有相當依賴；二是不同程度存在材料本身研發與應用脫節，存在不敢用和不會用的問題，其他領域的應用上喊得多、用得少；三是在質量控制和成本方面與碳纖維強國仍有差距等。

為使碳纖維及其復合材料真正成為軍民兩用材料，中國成為碳纖維強國，我們仍需努力。應加強對碳纖維進行戰略規劃，使其按市場規律有序發展；重視人才培養，加強技術基礎研究，尋找新的發展動力；在質量上下功夫，確保其性能的穩定性，通過自主創新，發展新技術和新的制造裝備，著實拓展其應用領域，提高其性價比和國際競爭力。

——摘自《科技導報》2018年第19期