打破日美垄断!大型国企仅用17个月打地表超强材料来了
来源:优游平台总代注册 发布时间:2025-12-30 08:39:09
哈喽,大家好!我是你们的小陆,经过咱们国人的不断努力,咱们终于又有了一项突破,大型国企华阳集团高新能碳纤维项目在山西大同竣工投产,这就从另一方面代表着咱们成功实现12K小丝束T1000级碳纤维国产化量产,很多人不了解高性能碳纤维到底有啥作用,绝对不能小瞧了它,各国战略发展不能离开,现在就让小陆带着大家探索一下。
有这样一种材料,被两院院士判定为与芯片同等重要的战略核心,它重量仅为钢的四分之一,强度却达钢的7至10倍,太空环境中能扛上千摄氏度高温,零下200摄氏度极寒下依旧稳定,凭此特性稳稳坐上现代材料之王的宝座。
它就是碳纤维,国之重器崛起与国计民生领域不能离开它,洲际导弹耐高温外壳、运载火箭轻质箭体、大型飞机航空机身,皆以它为核心;马拉松碳板跑鞋、轻量钓鱼桅杆、单手可扛的公路自行车,背后也有它的支撑。
风力发电叶片、高铁车头、氢能源汽车储氢罐、低空经济飞行器等领域,它更是不可或缺,可这样重要的材料,曾长期成为卡住中国脖子的致命短板。
以日本东丽为首的日美企业,凭数十年技术垄断掌控全球大部分市场占有率。2005年前后,高性能碳纤维被定义为军民两用敏感物资,日美对中国开启严格出口管制。
市场上能买到组装好的波音787客机,却买不到制造客机的高端碳纤维,更别提背后捂得严实的科研技术。
《中国科学报》曾报道,当时全球碳纤维市场被日美企业寡头垄断,技术壁垒高到让中国企业望尘莫及。
彼时中国正处高端制造崛起关键节点,国产大飞机项目酝酿启动,国防武器装备加速升级,新一代运载火箭与卫星亟待研发,很多领域图纸已完整绘就,生产线也在筹备,却偏偏卡在碳纤维上,陷入巧妇难为无米之炊的窘境。
国家急需宇航级碳纤维的呼声日益迫切,千钧一发之际,位于太原、自1954年建所就深耕煤炭与低碳材料研究的中国科学院山西煤炭化学研究所,被紧急召至中科院参会。
中科院领导直奔主题,向所长孙云海抛出核心问题:国家急需宇航级碳纤维,你们能不能扛下来?
孙云海心里没底,碳纤维和煤化所此前研究的碳材料完全不是一个量级,工艺复杂程度远超想象。
当时国家急需的T300级别碳纤维,是日本东丽确立的航空航天入门级强度标准,“T”代表拉伸强度,数字越大强度越高、制造难度越大,后续还有T700、T800乃至T1000等更高难度型号。
这套分级标准由日本东丽主导,源于其在碳纤维商业领域的奠基性地位。碳纤维最早诞生于冷战美苏军备竞赛,真正的完成民用产业化突破的却是东丽。
1971年东丽重金押注该赛道,靠别的业务持续输血扛过20多年亏损,直到20世纪90年代借波音787客机一战封神。
这架人类首架半个机身用碳纤维打造的大型客机,仅靠碳纤维减重节省的油费就达天文数字,而其所用碳纤维正是东丽产品。
自此碳纤维成现代科技标配,东丽跃升行业霸主,还建立起整套技术评价体系,T300、T700等概念成为行业通用标准。
到2005年,日本东丽、东邦及美国贺氏等头部企业已占据全球碳纤维市场绝对主导地位,面对强大对手,孙云海仍代表山西煤化所接下重任,立下军令状:2008年6月30日前实现T300量产。
敢接这个烫手山芋,源于煤化所的早期积累——早在20世纪六七十年代,他们就开启碳纤维研究,是国内最早涉足该领域的科研机构之一。
事实上中国在碳纤维领域起步并不晚,当时多家科研机构均有布局,但几十年间始终没能突破“有样品无产品”的困境:实验室能做出高性能样品丝,一上流水线就频繁断丝,稳定量产成了难以逾越的鸿沟。
2001年,80岁高龄的中国材料学之父师昌绪亲笔致信中央,痛心指出我国国防科技两大隐患:微电子芯片与高性能碳纤维。
这封信直接推动国家863计划碳纤维专项设立,也为后续中科院统筹攻关奠定基础,接下任务后,山西煤化所迅速集结全所精锐,一场技术攻坚战在三晋大地打响。
为在三年期限内完成目标,团队大胆放弃国际主流的连续聚合法,改用更易控制变量的间歇聚合法。
连续聚合法是日美主流路径,东丽从研制原丝到T300量产用了5年,后续改进又花10年,其弊端是生产中出现一些明显的异常问题难以定位故障,排查调试耗时久。
间歇聚合法分步实验,哪步错了能立即调整,但需面对海量相互影响的工艺参数,研究者只能反复实验、详细记录,逐一排除错误参数。
这场攻坚战并非孤军奋战,中科院统筹协调多家院属单位协同发力:化学研究所研制有机单体,上海有机化学研究所、长春应用化学研究所承担上浆剂研制。
无数日夜坚守与失败尝试后,团队终于在2008年6月期限前,成功量产稳定性很高的T300碳纤维,《科技日报》当时报道这一突破时,用“打,自主保障”评价其战略意义。
这一步标志着中国彻底摆脱碳纤维领域被卡脖子的困境,拥有了自主保障国防需求的能力。但对煤化所和山西而言,T300只是起点,更高难度的挑战还在后面。
T300的突破点燃国内碳纤维产业希望,中复神鹰、光威复材、恒神等企业纷纷发力,T700、T800量产技术逐步稳固。
山西煤化所则将目光瞄准更高山峰——T1000,这是当前碳纤维产业性能最高的型号之一,拉伸强度达6400兆帕,一根比头发丝细几十倍的T1000碳纤维就能承载200千克重量,对国之重器至关重要。
山西煤化所新一代研究者张寿春带领团队,在太原实验室持续攻关多年,逐步打通T1000实验室制备技术,可新的难题随之而来:实验室样品与工业化量产之间,横亘着难以逾越的工程化鸿沟,仅凭一家科研单位难以跨越。
就在这时,山西华阳集团成为重要合作伙伴,华阳集团前身为阳泉煤业,曾跻身世界500强,拥有全国最大无烟煤生产基地。
作为老牌国企,华阳正面临煤炭企业转型压力,进军碳纤维成为重要选择。其核心优点是雄厚资金实力,以及完善的煤化工业产业链和生产经验。
一边是有资金、懂工程却缺核心技术的工业巨头,一边是有技术却缺产业化能力的科研团队,双方一拍即合。
2022年,大同市政府、华阳新材料科技集团、中国科学院山西煤炭化学研究所共同签署协议,在大同共建高性能碳纤维生产基地。
项目采用国际公认最先进却最难掌握的干喷湿纺工艺,简单说就是将高分子胶液像挤牙膏般挤出,让细丝先在空气中飞行一小段毫米级距离,再进入凝固药水。别小看这几毫米,堪称行业噩梦。
大型设备喷丝板上密布成千上万个微米级微孔,高压流体高速喷涌,相当于数万根细流同时穿过空气层,不能有一丝抖动。
工业环境中,机器震动、空调气流、液面波动都可能会引起细丝断裂,一根丝出问题就会影响周围成百上千根,造成原材料批量报废。
东丽攻克这一技术稳定化生产就耗费数年,该技术也成为碳纤维工业的分水岭,是国外对我国封锁最严密的核心技术。
华阳集团统筹优势充分显现,联合国内顶尖化工工程企业赛鼎共同攻关。赛鼎负责将科研数据转化为设计图纸和设备制造标准,统筹生产线建设。
三方紧密协作,针对数千摄氏度高温碳化炉等核心设备开展国产化攻关,将实验室工艺参数逐一进行工业级适配。
为破解规模化难题,张寿春带领几十人技术团队,在大同冬季零下20摄氏度极寒天气里,长期驻守轰鸣的机房调试设备。
夜以继日奋战中,团队构建起稳定的生产设备系统,逐一排除管道坡度、流体不畅等数百个工程隐患,终于驯服了这条复杂的生产线月,这条生产线完成连续运行验证,试产成功,一期工程具备年产约200吨能力。
《山西日报》第一时间报道这一突破,称其标志着我国在超高强度T1000碳纤维领域成功突围,国产碳纤维技术正式迈入国际先进行列,国之重器的碳纤维供应从此彻底不再受制于人。
至此,我国已形成以华阳集团、中复神鹰、光威复材为核心的高性能碳纤维第一梯队,全方面覆盖从T800到T1000的高端技术与产品。
从2005年山西煤化所启动T300研究,到2025年攻克T1000,这条路整整走了20年,20年间,数代研究者的付出让中国碳纤维实现从无到有、由弱变强的跨越,从被卡脖子的窘境变成占据全球产能半壁江山的实力。
很多人对山西的印象还停留在老陈醋和煤老板,可正是这片看似传统的土地,完成了一场跨越半个世纪的产业升级——从地底煤炭到太空T1000碳纤维,同根同源却价值翻升成千上万倍。
这片曾用煤炭温暖全中国的三晋大地,如今正用碳纤维撑起大国重器的材料脊梁,这份突破不仅是一个产业的逆袭,更是中国制造业从跟随到领跑的缩影。
无数科研者与企业的坚守,让我们在高端制造领域不断突破壁垒、走向自主自强,这股坚守与创新的力量,正是民族复兴的坚实底气。
怎么我了解的信息和本文章大不同呢??? 我了解的是一家做鱼竿的企业研发成功了碳纤维量产!不是这个!
创新突破要大赞,国家应该大奖励,西方领先占高位,垄断打压手不停。创新就是冲血路,破釜沉舟为了拼,中华优秀好儿女,捷报频传心欢喜!
最近看到好几个高端碳纤维材料的公司涌现,是好事[赞],也要小心一窝蜂的产能过剩,牢记光伏、风电等教训
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