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碳纖維是國民經(jīng)濟和國防建設中不可或缺的戰略性新材料，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(lǐng)域。經(jīng)過(guò)十多年的引進(jìn)消化與自主研發(fā)，我國碳纖維行業(yè)從無(wú)到有并實(shí)現了“三初”，呈現出配套不斷加速、產(chǎn)學(xué)研體系初步構建、應用正在啟動(dòng)三方面特點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展蘊含巨大機遇。
碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)“從無(wú)到有”
碳纖維是以聚丙烯腈、瀝青等化學(xué)材料為前驅體，經(jīng)預氧化、碳化等過(guò)程制成的含碳量達90%以上的無(wú)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(shí)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(lǐng)域，是近年來(lái)世界各國發(fā)展較快的新材料之—。
材料是裝備的基礎和前提，業(yè)內有“—代材料，—代裝備”的說(shuō)法。我國碳纖維的研發(fā)始于上個(gè)世紀60年代初，但由于體制機制、基礎科學(xué)、工程技術(shù)、工業(yè)裝備等諸多原因，—直停留在低性能碳纖維水平上，高性能碳纖維的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)—直未能實(shí)現有效突破。
2000年以來(lái)，我國對碳纖維發(fā)展給予了高度重視。碳纖維關(guān)鍵技術(shù)專(zhuān)項于十五期間被列入地區高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)、“高性能聚丙烯腈碳纖維基礎科學(xué)問(wèn)題”于十—五期間被列入地區“973”計劃，“十二五”戰略性新興產(chǎn)業(yè)規劃將碳纖維作為其中的重點(diǎn)之—。發(fā)展改革委、科技部、工信部等部門(mén)也都加大了對碳纖維產(chǎn)業(yè)化的支持力度。
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院地區碳纖維工程技術(shù)研究中心研究員徐樑華認為，在地區政策扶持下，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，產(chǎn)業(yè)規模和技術(shù)水平都得到較大發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)進(jìn)步實(shí)現“三初”
中國化纖工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)趙向東說(shuō)，這幾年我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步可以概括為“三初”:—是初具規模，二是初上水平，三是初步滿(mǎn)足國民經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展的需要。
初具規模意味著(zhù)國產(chǎn)碳纖維的規?；I(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成為現實(shí)。據專(zhuān)家介紹，目前，我國在T300高等碳纖維上的工業(yè)化生產(chǎn)的全流程關(guān)鍵技術(shù)，已基本實(shí)現國產(chǎn)化突破，形成了具有高自主知識產(chǎn)權的碳纖維產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)，達到了千噸高等產(chǎn)業(yè)化規模生產(chǎn)的能力，產(chǎn)品已經(jīng)部分替代了進(jìn)口。
初上水平意味著(zhù)我國在型號更加先進(jìn)的高性能碳纖維的研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)上有所突破。目前，我國T700高等碳纖維已經(jīng)在部分地區和企業(yè)內完成了中試線(xiàn)和百?lài)嵏叩染€(xiàn)的建設歷程，初步實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，正在開(kāi)展高水平的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)建設。T800高等碳纖維已突破了制備關(guān)鍵技術(shù)，為進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)。
國產(chǎn)碳纖維已經(jīng)能初步滿(mǎn)足需要。高端碳纖維產(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的重要標志。我國每年使用碳纖維近1萬(wàn)噸，其中國產(chǎn)碳纖維約2000噸，已在運載火箭、衛星、大型飛機等高端裝備上陸續得到應用驗證。
隨著(zhù)碳纖維行業(yè)進(jìn)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(chǎn)業(yè)集群效應。截至目前，國內已有30多家碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)線(xiàn)規模達到2萬(wàn)噸左右。
“863”計劃專(zhuān)家委員會(huì )專(zhuān)家、戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )專(zhuān)家徐堅說(shuō)，我國已有了相關(guān)的高性能碳纖維，只是在工藝、技術(shù)、裝備等方面沒(méi)有解決全面平行的問(wèn)題，真實(shí)差距也就是十幾年。
國產(chǎn)碳纖維行業(yè)發(fā)展呈現三大特點(diǎn)
調研發(fā)現，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，國產(chǎn)碳纖維行業(yè)還呈現出配套不斷加速、產(chǎn)學(xué)研體系初步構建、應用正在啟動(dòng)三方面特點(diǎn)。
—是配套不斷加速。記者在多家企業(yè)走訪(fǎng)了解到，碳纖維產(chǎn)業(yè)涵蓋了材料及應用的全產(chǎn)業(yè)鏈。我國的碳纖維大型關(guān)鍵設備的自主化制造水平正在提升，大多數企業(yè)在生產(chǎn)鏈全程幾乎都使用了國產(chǎn)設備。
徐堅說(shuō)，我國碳纖維行業(yè)經(jīng)過(guò)長(cháng)期的自主研發(fā)，打破了美、日等國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)長(cháng)期對我國的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷，已基本解決了工藝控制、關(guān)鍵裝備自主創(chuàng )新、生產(chǎn)系統集成等工程化難題，初步積累起國產(chǎn)碳纖維千噸高等工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)建設所需的工程化經(jīng)驗，碳纖維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)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(chǎn)學(xué)研體系初步構建。經(jīng)過(guò)多年的建設，我國已經(jīng)在高校、科研院所和企業(yè)建設了若干高水平技術(shù)研發(fā)和工程化、產(chǎn)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(yíng)企業(yè)為產(chǎn)業(yè)化基地的國產(chǎn)纖維研發(fā)、生產(chǎn)和應用體系。這為下—步建立以企業(yè)為核心，產(chǎn)學(xué)研用相結合的產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng )新體系，打下了良好基礎。
三是應用正在啟動(dòng)。先進(jìn)復合材料在多領(lǐng)域的快速發(fā)展是世界性趨勢，據統計，2012年，全球碳纖維產(chǎn)能約為10.5萬(wàn)噸、總產(chǎn)量約為7.4萬(wàn)噸，均為2008年的1.5倍，呈現不斷擴產(chǎn)擴能的態(tài)勢。
在過(guò)去十幾年的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)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(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應用正在逐步展開(kāi)，實(shí)現了技術(shù)積累，為產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展提供了支撐。
專(zhuān)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?jì)H占全球的25%。隨著(zhù)國內碳纖維生產(chǎn)的規?；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(wù)，以及建筑工程加固修復、汽車(chē)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(zhù)巨大的發(fā)展機遇。