三次突围使碳纤维发展为炙手可热的新材料产业，中国的碳纤维产业也在逐步走向高端。

　　这是一种从实验室偶然发现的神奇材料：它比钢强、比铝轻，直径仅为头发丝的1/10——它就是碳纤维。

　　从翱翔于蓝天的飞机到地上跑的汽车、自行车，从体育运动者舞动的球拍到大草原上画出优美圆圈的风机叶片……碳纤维这种神奇的材料正在展现更加“接地气”的一面，飞入寻常百姓家。

　　俯瞰这种复合新材料的前世今生，它经历了三次突围，最后迎来了产业的大发展。

　　从灯丝到航空航天部件

　　回望碳纤维的历史，可上溯至1845年。美国辛辛那提的斯塔尔提出，可以在真空泡内使用碳丝。在英国，科学家约瑟夫·斯旺按照这一思路，把一条条碳化纸做成灯丝，发现这种黑色纤维在电流作用下迸发光明……1879年，爱迪生将椴树内皮、黄麻、马尼拉麻和大麻等天然纤维定型后进行高温烘烤，得到了碳纤维。爱迪生发明的“白炽灯泡碳纤维长丝灯丝制造技术”于1892年获得了美国专利。

　　爱迪生制得的纤维力学性能较低，在当时也不能工业化，未能获得大的发展。但是，金子总会闪光。碳纤维这种“工业黄金”也许注定要被写入材料工业的重要历史。其发展没有就此停滞于时间长河，在航空和军工领域的迫切需求下，它最终打开了工业化的大门。

　　20世纪50年代，美国联合碳化物公司开发出了黏胶基碳纤维“Thornel-25”。1959年，日本科学家近藤昭男以聚丙烯腈(PAN)为原料制备碳纤维的突破性技术，将碳纤维的强度提升了4倍，开创了碳纤维工业化的生产路径。1971年，日本东丽公司建立了年产12吨的碳纤维生产线，开始生产T300(T代表拉伸强度等级，单位为MPa。T后面数字越大，表示拉伸强度越高，力学性能也越优异)。

　　1973年，石油危机使得飞机迫切需要减重以减少燃料消耗，波音、空客等飞机制造商开始探索碳纤维复材的应用。1982年，波音757和767以及航天飞机开始使用T300碳纤维。

　　资料显示，20世纪70年代中期，碳纤维复材在军机尾翼的垂直尾翼、水平尾翼等部件开始逐步使用，之后在机翼、机身等主要受力构件上使用碳纤维复材。根据《2023 全球碳纤维复合材料市场报告》，碳纤维复材在航空航天领域中，商用飞机应用占主要份额，占比达到36%;军用飞机应用占比21%;无人机应用占比达18%。

　　在航空航天领域的带动下，始于灯丝这一应用的碳纤维成功破局，迎来了发展史上的第一次突围。

　　中国：从无到有到T1000

　　我国对碳纤维的研究始于20世纪60年代中期。1974年7月，中国科学院山西煤炭化学研究所开始设计我国第一条碳纤维生产线。

　　国家集中20余家单位组建攻关组，在吉林化纤厂搭建实验线，第一条能生产百万分之一米直径的生产线运转起来了。当时，这些勉强达到T200级别的初代产品，支撑了我国早期战略装备的试制。

　　由于碳纤维在军工和航空航天领域的重要性，国外一直对碳纤维出口中国实施限制性政策，2020年还曾经全面禁售，在很长一段时间内卡住了中国国防和航空业的“脖子”。

　　国际上长期对碳纤维实施技术封锁和许可证制度，使我国在该领域一度受制于人，国家意识到了这一点。

　　2001年，碳纤维304专项被纳入国家“863计划”。面对这一材料不能国产化的状况，主抓材料攻坚的中国科学院院士师昌绪曾说：“我们的国防太需要碳纤维了，不能只靠进口!如果碳纤维搞不上去，国防航空被卡了脖子，拖了中国国防的后腿，我死不瞑目!”

　　经过几十年的努力，我国碳纤维已形成产业，技术也不断推陈出新。2023年，中国石油和化学工业联合会主持召开技术鉴定会，国产超高强ZA60XC (T1000级)PAN碳纤维千吨级工业生产技术顺利通过专家委员会的技术鉴定，达到国际先进水平。

　　国产碳纤维的每一次巨大的进步，都在书写历史。数据显示，2023年，我国碳纤维的运行产能占全球的近五成、位居第一。如今，中复神鹰、光威复材、吉林化纤、上海石化等企业已成为国内领先的碳纤维生产商，与西格里、东丽、帝人、赫氏等全球知名碳纤维企业同台竞技。

　　中国碳纤维的入局和发展，形成了全球碳纤维产能和需求的高峰，让这一新复合材料迎来了发展史上的第二次突围。

　　奥运火炬和风机叶片

　　“自行车用一两根手指就能抬起来，碳纤维材料真的神了!”在2019年11月举办的第二届中国国际进口博览会上，品牌馆的参观者们对一款自行车啧啧赞叹。

　　由上海石化采用国内独有的NaSCN(硫氰酸钠)湿法工艺和具有自主知识产权的成套技术生产的碳纤维材料制成的自行车、皮划艇、齿轮等产品让这种新材料成功打上了中国制造的标签。

　　放眼全球，1971年东丽公司建立12吨碳纤维生产线开始生产T300碳纤维，并于1972年推出第一个商业碳纤维复材产品鱼竿后，球拍、储氢瓶、风机叶片、手机部件……碳纤维在非航空航天领域挥洒下了浓墨重彩的大手笔。

　　在中国石化的决策部署下，上海石化于2008年11月建成中试装置，2009年3月成功研制出12K原丝，2012年9月建成500吨碳纤维生产线。2018年3月，上海石化成功试制出了国内真正意义上的48K大丝束碳纤维。

　　研发初期，面对无经验可循、无先例可鉴的困境，工厂坚持自主开展技术攻关。核心设备氧化炉、碳化炉，外商不提供关键的工艺说明书和操作流程图，大家只能默默跟在安装人员身后观察，“盲猜”设备控制逻辑。

　　十多年来，研发人员黄翔宇、顾文兰、李鹏、韩炜、张超峰、吴嵩义等一批攻关成员接续努力，“把青丝熬成了白发，将白丝炼成了黑丝”成为对这一研发故事的最佳注解。

　　近年来，上海石化小丝束、大丝束碳纤维作为新材料，成功应用于冬奥火炬“飞扬”外壳，成为世界首创;应用于广州高速地铁列车的车头罩，成为国内首创;成功应用于35兆帕氢气瓶缠绕，又是国内首创，彰显了中国石化在碳纤维领域的担当和创新精神;上海石化碳纤维增强复合材料生产的连续抽油杆性能优良，可替代进口。

　　从2007年至今，18年弹指一挥。上海石化大丝束碳纤维乘风破浪，不断取得新的进展。

　　近日，上海石化先进材料创新研究院总经理沈伟表示，碳碳复合新材料在K-8300风机叶轮技术风机叶轮领域的应用，成为公司碳纤维深化应用的又一次创举。

　　从世界到中国，非航空航天领域的带动，让始于灯丝这一应用的碳纤维再次拓展应用领域，迎来了发展史上的第三次突围。

　　责任编辑：赵 玥