?打破美日壟斷，我國碳纖維如何崛起的?
2022-09-20
我國碳纖維又實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。8月15日，由上海石化主導(dǎo)建設(shè)的國內(nèi)首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了中期交工。值得注意的是，這條生產(chǎn)線上的設(shè)備全可都是純國產(chǎn)，它生產(chǎn)出來碳纖維的含碳量超過95%，比常規(guī)的90%碳含量，還要高出5%，屬于高性能碳纖維。
要知道碳纖維可是一種高性能的材料，它可以應(yīng)用航天、軍工、賽車等高端領(lǐng)域，比如美國的隱形B2飛機(jī)的機(jī)身上就用了50%的碳纖維復(fù)合材料，除此之外還有波音和空客等飛機(jī)上也有類似的材料。
但就是這么重要的材料，我們以前卻基本依賴進(jìn)口，在2014年以前，國內(nèi)碳纖維市場(chǎng)需求將近2萬噸，可其中國產(chǎn)碳纖維的產(chǎn)量占比，卻幾乎可以忽略不計(jì)。尤其是大絲束碳纖維更加緊缺，在2019年的時(shí)候，國內(nèi)大絲束碳纖維需求量有1.4萬噸，但是這里面國產(chǎn)卻僅占0.1萬噸，占比為0.071%。而這次上海石化投建的純國產(chǎn)大絲束碳纖維生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)產(chǎn)能可以達(dá)到1.2萬噸，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，而且還打破美日幾十年的封鎖。
但是更重要的是，此次生產(chǎn)設(shè)備都是純國產(chǎn)，這也意味著，中國碳纖維在未來將迎來爆發(fā)式的增長，而它的下游高端制造業(yè)也會(huì)迎來一次大的突破，甚至有網(wǎng)友調(diào)侃說碳纖維將被中國打成白菜價(jià)了。
那么問題來了，中國的碳纖維到底是如何發(fā)展起來的，為何被封鎖數(shù)十年，中國卻能突破這個(gè)限制呢？今天就來說說材料之王碳纖維的故事。
1、材料之王：碳纖維
碳纖維，就是一種由碳元素組成的纖維材料。
雖然，碳纖維和滌綸纖維一樣，都是纖維材料，但不同的是，碳纖維中含有大量的碳元素，其占比甚至高達(dá)90％以上，無限接近鉆石96％碳含量的門檻。
這些碳元素的存在，讓碳纖維具備了耐高溫、抗摩擦、導(dǎo)熱及耐腐蝕的特性。
同時(shí)，由于碳纖維的原材料是腈綸和粘膠纖維，這讓碳纖維不僅有著可比肩鉆石的強(qiáng)度，還具備著纖維布料的柔韌性和薄細(xì)度。
具體來說，就是單根碳纖維的直徑，可以細(xì)微到相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的十到十二分之一，其重量也僅有鋼絲的四分之一。
但就是如此一根“細(xì)絲”，它的強(qiáng)度卻能達(dá)到鋁合金的四倍以上，或是鋼材的七到十倍之?dāng)?shù)。
這樣巨大的“反差”，進(jìn)而也就意味著碳纖維的運(yùn)用前景，將變得極為寬廣且不凡。
而事實(shí)也確實(shí)如此，就眼下社會(huì)而言，碳纖維已然在航天、航空的材料領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟，無論是衛(wèi)星、火箭，還是導(dǎo)彈和飛機(jī)，其中都有大量碳纖維材料的影子。
另外，碳纖維還一度下探到了民用領(lǐng)域，比如一眾超級(jí)跑車的駕駛艙，就清一色的都是使用碳纖維作為原材料。
又或者是高級(jí)的運(yùn)動(dòng)器材，如球拍、自行車、滑雪板，甚至是釣魚的魚竿，在追求極致的輕量和質(zhì)量雙達(dá)標(biāo)時(shí)，都會(huì)運(yùn)用到碳纖維材料。
除此之外，碳纖維如今還在向著建材領(lǐng)域進(jìn)軍，比如用碳纖維材料對(duì)混凝土進(jìn)行加固，或者用碳纖維材料制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片等。
林林總總，我們不難發(fā)現(xiàn)，碳纖維在當(dāng)今世界中，已經(jīng)扮演了一個(gè)不可或缺的角色，是真正意義上的“材料之王”。
2、中國碳纖維：夾縫求生
其實(shí)我國一直都在致力于碳纖維自產(chǎn)的研究，而且這個(gè)項(xiàng)目，是從上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)開啟。
1978年時(shí)，中國科學(xué)技術(shù)部的前身，國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)就成立了一個(gè)碳纖維開發(fā)專項(xiàng)組，這個(gè)小組專門針對(duì)碳纖維技術(shù)的突破。
但此刻美日兩國的碳纖維技術(shù)已趨于成熟，他們都有意地對(duì)中國封鎖了碳纖維資料，這導(dǎo)致我國的碳纖維研發(fā)，可謂是從零出發(fā)。
而且，美日兩國作為先驅(qū)者，已經(jīng)掌握了大量的碳纖維專利，這讓我國在摸索時(shí)，還要因?qū)＠麊栴}，不得不選擇“繞彎路”，進(jìn)而極大地阻礙了技術(shù)突破進(jìn)程。
在這樣猶如“夾縫生存”的研究道路中，我國的碳纖維技術(shù)一直是不溫不火的狀態(tài)，簡(jiǎn)單來說，就是雖然能夠自產(chǎn)，但數(shù)量和質(zhì)量都不高。
仍是以2020年為例，我國市場(chǎng)有著4.8萬噸碳纖維的需求量，但自產(chǎn)量卻只能達(dá)到1.8萬噸上下，并不足需求量的一半。
而且，自產(chǎn)的1.8萬噸碳纖維，還因強(qiáng)度和質(zhì)量問題，無法真正運(yùn)用到頂層科技的制造中。
這也就意味著，中國依然無法擺脫進(jìn)口碳纖維的供養(yǎng)，美日兩國仍把控著我國頂尖科技的發(fā)展和生產(chǎn)速度。
不過，令人振奮的是，這一局面或許將在不遠(yuǎn)的將來，迎來一個(gè)新的轉(zhuǎn)機(jī)。
因?yàn)?，在本?月15日時(shí)，中國石化下屬的上海石化，實(shí)現(xiàn)了首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線的中期交工。而上海石化，也由此成為了國內(nèi)第一家、全球第四家掌握大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)，這對(duì)于國產(chǎn)碳纖維而言，可謂是一次質(zhì)的飛躍。
要知道，上海石化這次所推出的大絲束碳纖維，其碳含量已經(jīng)達(dá)到了驚人的95%，完全達(dá)到了高強(qiáng)度碳纖維的標(biāo)準(zhǔn)。
3、中國新建兩條萬噸碳纖維生產(chǎn)線意味著什么?
去年以來，中國碳纖維領(lǐng)域接連傳出特大好消息。
2021年9月8日，中復(fù)神鷹萬噸碳纖維生產(chǎn)線在西寧正式投產(chǎn)。
今年8月16日，上海石化每年1.2萬噸48K大絲束碳纖維項(xiàng)目建成進(jìn)入試生產(chǎn)。
最新數(shù)據(jù)表明，2021年全球碳纖維總需求量只有11.8萬噸，大絲束需求占48%，中國總需求共6.24萬噸；2021年中國首次超過美國、成為全球碳纖維最大產(chǎn)能國，全球占比達(dá)30.5%，美國占比23.5%排第二位。
在全球小絲束碳纖維市場(chǎng)中，日本企業(yè)占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。2020年，日本東麗、東邦和三菱三家占據(jù)全球小絲束碳纖維市場(chǎng)份額的49%。其中，日本東麗產(chǎn)能占全球小絲束總產(chǎn)能的26%，東邦小絲束產(chǎn)能占全球小絲束總產(chǎn)能的13%，三菱占10%排第三。
在大絲束碳纖維領(lǐng)域中，2020年，美國赫氏為全球主要的大絲束供應(yīng)商，占據(jù)了58%的全球市場(chǎng)份額，其次是占比31%的德國西格里，和占比9%的日本三菱，其他企業(yè)僅占剩余的2%。
在這種情況下，中國新建這兩條萬噸碳纖維生產(chǎn)線，它的總產(chǎn)能是2021年全球碳纖維總需求量的20%，必將徹底顛覆全球碳纖維生產(chǎn)和市場(chǎng)格局，表明中國碳纖維成功實(shí)現(xiàn)逆襲！因?yàn)橹袕?fù)神鷹采用小絲束生產(chǎn)工藝，可生產(chǎn)多種高質(zhì)量碳纖維材料，從碳纖維生產(chǎn)質(zhì)量、品類上打破國際壟斷。中國石化采用大絲束生產(chǎn)工藝，可大幅度提高碳纖維產(chǎn)量、效率、降低成本，從碳纖維生產(chǎn)數(shù)量、效率和低成本上打破國際壟斷。?
（文章來源：Hi科普啦，硬核熊貓說，龍傳人wcj）
