中新網西寧8月29日電(記者 宋宇晟)飛機、風力發電葉片、斜拉索大橋、專業自行車、羽毛球拍……這些看似毫無關聯的東西，其實都會用到同一種新材料——碳纖維。
(相關資料圖)
這種優質材料背后有著復雜的技術工藝。攻克核心技術，沒有竅門和近路。面對國外技術封鎖，為摘下碳纖維這顆“材料皇冠上的明珠”，中國人經歷了艱難的研發歷程。
“材料皇冠上的明珠”
“碳纖維是一種神奇的材料?！痹谥袊ú募瘓F中復神鷹黨委書記、副總經理羅皞宇看來，材料是制造業的基礎，而碳纖維相關產品廣泛應用于航空航天、風電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復合材料、交通建設等領域，其重要性不言而喻。
之所以應用如此廣泛，與碳纖維的特性有關。
圖為碳纖維耐高溫實驗。李太源 攝
碳纖維具有出色的力學性能和化學穩定性，密度比鋁低，強度比鋼高，比不銹鋼耐腐蝕，是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高比強度和最高比模量的纖維。
一束1米長的SYT65(T1000級)碳纖維，重量只有0.5克，但其強度可以承擔500公斤左右的力量。手指粗的一束碳纖維，就可以拉動兩架飛機。
圖為碳纖維在王水中的腐蝕試驗。碳纖維(左)在王水中沒有任何反應，鐵絲(右)有腐蝕反應。李太源 攝
此外，用碳纖維制作的超輕自行車車架，僅用兩根手指就可抬起；即便將碳纖維放入具有強腐蝕性的“王水”中也是“波瀾不驚”，肉眼難以觀察到明顯反應。
圖為超輕碳纖維自行車架，女孩子兩指可以抬起。李太源 攝
與如此優質特性對應的，是碳纖維復雜的生產工藝流程。
公開資料顯示，生產碳纖維要經過上百道工序，三百多項關鍵技術、三千多個工藝參數，經過十多個系統的集成才能制作完成。因此，碳纖維也被稱為“材料皇冠上的明珠”。
“一天‘燒’掉一輛桑塔納”
為摘下這顆“材料皇冠上的明珠”，研究人員經歷了艱難的研發過程。
我國碳纖維研發始于20世紀60年代初，但關鍵核心技術卻多年未能取得突破，導致相關產品嚴重依賴進口。
另一方面，掌握核心技術的“碳纖維強國”，對我國需要的碳纖維實行“技術、裝備、產品”三封鎖。中國研發人員只好“另辟蹊徑”。
2005年9月，中復神鷹正式啟動碳纖維項目，此后相繼攻克了高溫牽伸機、濕法紡絲工藝百噸線、千噸線原絲制備和碳化工藝等全流程的關鍵技術。2007年，中復神鷹產業化生產的第一批碳纖維下線；2008年其建成了千噸SYT35(T300級)碳纖維生產線。
2006年-2012年，中復神鷹主要從事濕法工藝T300碳纖維的研發和生產，建成千噸 SYT35(T300級)碳纖維生產線，并實現穩定生產。
然而，從T300碳纖維“升級”到SYT65(T1000級)碳纖維，卻遠不如想象中的容易。甚至，企業在研發高潮階段“每天‘燒’掉一輛桑塔納”。
中國建材中復神鷹西寧公司總經理連峰告訴記者，在此期間，公司每年投入都達到“大幾十萬”?！耙驗榍捌谕度氪罅康难邪l費用，又沒有新的產品，所以這是我們發展‘最黑暗的時期’，每天都在虧損。”
經過無數次失敗，2008年，中復神鷹千噸碳纖維生產線正式投產。2012年，中復神鷹首個干噴濕紡千噸級T700生產線建成投產，成為當時國內最大、技術最先進的高端碳纖維生產線。2018年，中復神鷹牽頭完成的“干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產業化關鍵技術及應用”項目榮獲國家科技進步一等獎。
中國人用世界上先進的干噴濕紡技術，成功做出了“中國碳纖維”。
圖為碳纖維生產線。李太源 攝
“一家創新”帶動“N家更新”
“現在說出來十分輕松，但當時真的是太難了。”中復神鷹董事長張國良曾這樣感慨。
“比如，紡絲液要經過空氣層，這個環節最難的地方在于，如何在那么短暫的時間里把紡絲液細流快速從水里拉過去。紡絲液進入水中后，本身沒有強度，但又需要以很快的速度朝前拉，而且要馬上形成強度。該怎么辦？得靠溫度。光是試這個溫度，我們當時就試了無數次，最后才終于試成功了。再比如紡絲速度，干噴濕紡工藝下，意味著我們要把紡速從此前的70米/分鐘-80米/分鐘，一下子提高到400米/分鐘，這個技術難度更是可想而知。可以說，這個工藝的理論模型，我們就是這樣一步步總結、一點點建立起來的。”他說。
從最初技術上的逐步嘗試，到如今萬噸碳纖維基地已投產。原材料企業攻克核心技術，下游各類生產企業就能拿著新材料做新產品，實現了“一家創新”帶動“N家更新”。
2021年9月，位于青海西寧的中復神鷹西寧萬噸碳纖維基地投產，這也是全球海拔最高的高性能碳纖維生產基地；全面投產后，該基地成為全球唯一一個規模超過2萬噸的高性能碳纖維生產基地。
圖為碳纖維成品。李太源 攝
連峰直言，“這既是我們響應市場需求，也是集團在新材料領域的戰略部署，就是要做大做強新材料產業鏈?！?/p>
他介紹，目前該基地主要生產T700、T800、T1000一系列級別的產品。“在這些產品大量供應市場后，能夠進一步滿足國內航空航天、風、光、氫、新能源等諸多領域的應用，同時也保障了我們國家碳纖維的自主生產能力，實現了關鍵領域材料的國產化。”
據了解，目前，中復神鷹連云港總部已實現T1100級碳纖維的成功制備。
責編：海聞
