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很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!

标签: 碳纤维鱼线 2025-08-12 

  中国逐步从微笑曲线最低端的制造环节,逐步实现了价值链的全链路把控!这个得益于我们国家科技的一次次重大突破!

  10月13日,中国石化报出一则振奋人心的好消息,我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线生产出合格产品,意味着我国大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化,走向了规模化生产。

  有人问,什么是碳纤维?通俗的问个问题:钓鱼竿知道不?鱼线就是碳纤维制作的!别看这根小小的鱼线,因为技术封锁,我们被日本牵制了40多年!

  早在1879年,爱迪生就发现了纤维素,并且首次获取碳纤维并赢得专利。虽然获取了碳纤维,但是在当时的科技不是很发达,没能进一步的发展。

很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!(图1)

  直到20世纪50年代初,碳纤维得到广泛的运用。比如制造火箭等方面,需要一个强度以及耐高温的新型材料。美苏争霸时期,激烈的太空角逐,使得美国空军试图寻找更耐燃烧腐蚀的材料,讲过一系列研究测试,碳纤维正式被命名并且投入使用!

很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!(图2)

  紧接着在20世纪60年代初,日本进藤昭男发明了以聚丙烯腈(PAN)纤维,并取得了专利。随着碳纤维的需求不断的扩大,日本也在不断的投放市场。它的这款材料甚至凭借着高性能远销海外,占据了天时地利人和,在当时处于世界领先地位。

  其实不仅是日本在碳纤维这方面研发,我国在碳纤维方面也在不断地研发。对于碳纤维,我们早在1962年就已经开始准备碳纤维技术的研发,甚至采用了聚丙烯腈纤维研制。这是在当时对于这块技术来说,我们没有想过的知识就算有那也是很贫瘠的,所以这些研究并没有取得成就。并且在当时美国与日本对我们虎视眈眈的时候,在这方面更是无法突破。

很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!(图3)

很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!(图4)

  中国的碳纤维技术开发从1962年开始,和国际发展情况相似,最初碳纤维仅在国防工业中使用,技术处于保密状态。20世纪70年代初,中国一竞技官网成立碳纤维研究所,并开始相关专题的研讨。1975年,在张爱萍大将的领导下,我国实现了高性能碳纤维的国产化,突破了技术封锁。但在碳纤维质量和成本上,距离美日尚有较大差距。

  进入21世纪后,国内碳纤维行业进入新的发展阶段,一大批企业迅速成长起来。21世纪00年代,欧美对我国碳纤维技术封锁,我国把碳纤维研制提上日程。21世纪10年代,国内的碳纤维市场出现激烈竞争,一批技术落后的公司逐渐被淘汰,而认真积累技术的企业其市场地位在竞争中不断提升。

  在碳纤维总产量上,目前我国已经排名世界第一,然而在高性能碳纤维市场上,日本产量占据世界的近50%。在产品质量上,我国已经能够生产T700、T800、T1000等高模量产品,但商业化量产的还不多。在应用上,国产碳纤维主要用于高尔夫球杆、钓鱼竿等体育产业,能够用于航空航天的高性能产品不多。

  碳纤维技术有着森严的技术壁垒,中国石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。经过十余年努力,我国碳纤维实现从12K到48K的重大突破,成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。截至目前,中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项,专利排名国内第一、世界第三。

  2021年,全球碳纤维主要需求领域为风电叶片,按应用来分占比28%,其次为体育休闲,应用占比为15.7%,航空航天应用占比为14%。

很多人不知道的中国40年碳纤维发展史!(图4)

  目前碳纤维材料的开发,主要集中在以碳纤维为基体或者主体的基础上,对碳纤维进行一定的复合化处理。目前,航空领域的应用主要是和酚醛树脂材料的复合。在航天器发射阶段,主体材料一体成型技术、发动机喷嘴降温处理,高速下涂层保护,都需要碳纤维复合材料。

  采用碳纤维作为桁梁,减重可达50%,大大降低了承重墙的载荷。采用碳纤维材料作为施工中的加固补强材料,可有效提高施工效率和抗风险等级。作为混凝土结构的增强材料,碳纤维融合性好,不需要进行特殊处理,应用十分便利。

  碳纤维材料在航空航天领域的应用十分广泛,战略导弹、火箭、发动机壳体大量采用,大大降低了一竞技官网自重,提高了航天器的有效载重。在波音777和波音787上,碳纤维也早已完成应用。此外,美国F22,也采用了24%的碳纤维复合材料。

  我国已经宣布了“双碳”目标,汽车产业作为该目标的相关产业已经在采取各种措施。除了减少化石燃料的使用,通过降低汽车自重,也可以降低能源的消耗。目前,采用碳纤维汽车的轻量化已经取得极大进展,带来巨大的社会效益和经济效益。

  在碳纤维的大规模应用上,体育产品起到了承上启下的作用。通过在体育产业的发展,碳纤维完成了市场开发、资金和技术积累,有力促进了碳纤维的发展。目前,碳纤维在体育领域的应用仍十分火热,例如赛艇、自行车、球棒和帆船等。

  风力发电机的叶片十分巨大,目前叶片基本在几十米,传统的金属材料或玻璃纤维由于密度大、强度有限,无法提供足够的强度。采用碳纤维后,风力发电机的叶片减重明显,还不降低叶片的刚度和强度。

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