2026新春走基層｜中國碳纖維生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)
來源：中國日報(bào)網(wǎng) 時(shí)間：2026-02-06 17:27
T1000級碳纖維的量產(chǎn)被視為打破國外技術(shù)壟斷局面的關(guān)鍵舉措。
專家表示，隨著去年11月國內(nèi)首條大規(guī)模高性能碳纖維生產(chǎn)線在山西建成投產(chǎn)，中國材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，在碳纖維行業(yè)取得了從“跟跑”到“并跑”的跨越式發(fā)展。
該生產(chǎn)線由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所與山西華陽碳材科技有限公司聯(lián)合開發(fā)，這條年產(chǎn)200噸的T1000級高性能碳纖維產(chǎn)線，是千噸級產(chǎn)能長期規(guī)劃的重要組成部分。
碳纖維是一種強(qiáng)度極高、質(zhì)地輕盈且用途廣泛的新型材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工、汽車制造、體育器材等領(lǐng)域。從航天器、軍用艦船到雪車頭盔、羽毛球拍等各類產(chǎn)品，碳纖維均承擔(dān)著關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的角色，在大幅減輕產(chǎn)品重量的同時(shí)有效提升其性能。
國元證券發(fā)布的碳纖維行業(yè)報(bào)告顯示，2024年中國碳纖維需求占全球需求的一半以上，國產(chǎn)化率已突破80%，并預(yù)計(jì)2026年將沖擊90%的目標(biāo)。
T1000級碳纖維作為新一代高性能材料，其規(guī)模化量產(chǎn)被視為中國筑牢能源安全屏障、培育發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵一步。
1月10日，工人在山西省大同市一處T1000級碳纖維生產(chǎn)車間內(nèi)作業(yè)。朱興鑫攝
高精尖的“碳絲”制造
在山西省大同市的華陽碳材科技有限公司生產(chǎn)車間內(nèi)，一排排精密設(shè)備持續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
以聚丙烯腈為原料制成的紡絲液，通過帶有數(shù)千個(gè)小孔的噴絲板被擠出，形成一束束超細(xì)原絲；這些原絲隨后在自動化系統(tǒng)的作用下完成氧化、碳化工序。在劇烈的溫度變化中，它們的顏色從乳白色逐步變?yōu)榻瘘S色、深褐色，最終形成純黑色的碳纖維。
中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所副所長、T1000級碳纖維研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張壽春說：“這條生產(chǎn)線生產(chǎn)的T1000級碳纖維被譽(yù)為‘地表超強(qiáng)材料’，含碳量超95%?！?/p>
T1000中的字母T代表拉伸強(qiáng)度，數(shù)值越高表示材料的抗斷裂能力越強(qiáng)。單根T1000級碳纖維的直徑僅5至6微米，不足人類頭發(fā)絲的十分之一，但其強(qiáng)度卻是鋼的五倍以上。
張壽春說：“一束由12000根1米長的T1000級碳纖維組成的絲束，重量僅0.5克，卻能承受200多公斤的載荷，大約相當(dāng)于三位成年男性的體重?！?/p>
中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所正高級工程師、技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人經(jīng)德齊表示，相較于上一代T800級碳纖維，T1000級的強(qiáng)度提升了10%至20%，這一核心突破源于自主研發(fā)的干噴濕紡技術(shù)。
傳統(tǒng)碳纖維生產(chǎn)多采用濕法紡絲，即紡絲液直接被擠入凝固浴。這種方法雖生產(chǎn)效率較高，但易造成材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均，進(jìn)而限制了強(qiáng)度提升。
而干噴濕紡工藝中，紡絲液從噴絲板擠出后，會先經(jīng)過一段空氣層，再進(jìn)入凝固浴。這一過程中，材料受到高強(qiáng)度拉伸，分子排列更規(guī)整，從而形成更致密、均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超高拉伸強(qiáng)度。
經(jīng)德齊將這一工藝比作山西傳統(tǒng)美食河撈面的制作：面團(tuán)經(jīng)多孔模具擠出，短暫接觸空氣后，再下入沸水之中。
依托這一技術(shù)，T1000級碳纖維兼具高強(qiáng)度、輕量化、耐高溫、耐腐蝕等多重特性，在400℃至零下180℃的環(huán)境中，其性能仍能保持穩(wěn)定。
經(jīng)德齊表示：“該材料通常作為增強(qiáng)體，與樹脂復(fù)合制成高性能碳纖維復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、高端裝備制造、新能源等領(lǐng)域?！?/p>
他補(bǔ)充道，由碳纖維復(fù)合材料制成的高壓氣瓶，例如空間站用于儲存氧氣和氮?dú)獾臍馄?，通常采用T1000級碳纖維制成，因其具有重量輕、耐高壓和耐用的特點(diǎn)。
1月10日，工人在山西省大同市一處實(shí)驗(yàn)室演示碳纖維耐火燒測試。朱興鑫攝
五十余載的技術(shù)接力
中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走過五十余載，實(shí)現(xiàn)了從幾乎完全依賴進(jìn)口到全面自主可控的跨越。張壽春將這一過程形容為一場跨越數(shù)代科研工作者的接力賽。
上世紀(jì)70年代，為滿足國內(nèi)迫切的需求，山西煤化所的科研人員在參考資料匱乏的情況下，攻克多項(xiàng)核心技術(shù)難關(guān)，建成國內(nèi)首條聚丙烯腈基高強(qiáng)度碳纖維中試生產(chǎn)線。
21世紀(jì)初，國內(nèi)碳纖維需求激增，但核心生產(chǎn)技術(shù)被國外企業(yè)嚴(yán)密掌控，嚴(yán)苛的出口管制和技術(shù)封鎖，導(dǎo)致中國高端碳纖維進(jìn)口渠道受阻，制約了高端裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
中國科學(xué)院山西煤化所研究員呂春祥回憶道，彼時(shí)中國進(jìn)口碳纖維價(jià)格極其高昂，每公斤售價(jià)高達(dá)數(shù)千元甚至上萬元。
2005年，該研究所接到一項(xiàng)緊急任務(wù)：需在三年內(nèi)研發(fā)出宇航級T300碳纖維，并在2008年6月30日前交付合格產(chǎn)品。
這一任務(wù)的難度超乎想象。碳纖維生產(chǎn)工序漫長、流程復(fù)雜，跨多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，諸多變量都會影響產(chǎn)品最終的性能。
“當(dāng)時(shí)幾乎沒有可借鑒的可靠資料，從事碳纖維研究的專業(yè)人才更是稀少，國內(nèi)領(lǐng)軍人才僅有幾位。日本同行用15年走完的路，我們卻只有3年時(shí)間?！眳未合檎f。
重壓之下，呂春祥團(tuán)隊(duì)日夜攻關(guān)，設(shè)計(jì)并優(yōu)化生產(chǎn)流程，自主研發(fā)出聚合釜、噴絲板、蒸汽牽伸機(jī)等核心設(shè)備。
經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)成功研制出完全符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，中國也成為繼日本、美國之后，第三個(gè)能自主生產(chǎn)宇航級碳纖維的國家。
此后多年，中國碳纖維技術(shù)穩(wěn)步推進(jìn)。盡管仍受到持續(xù)的禁運(yùn)限制，中國仍相繼實(shí)現(xiàn)了T700、T800級碳纖維的規(guī)模化量產(chǎn)。
2016年，為支撐航空航天等高端領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級，張壽春團(tuán)隊(duì)啟動T1000級碳纖維穩(wěn)定量產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)攻關(guān)干噴濕紡技術(shù)，在基礎(chǔ)原理、核心工藝、國產(chǎn)化設(shè)備等方面持續(xù)發(fā)力。
“由于技術(shù)封鎖，我們每一步都是在摸著石頭過河。雖然艱辛，但新一代自主化技術(shù)研發(fā)必須大步向前，絕不能退縮。”張壽春說。
歷經(jīng)9年多的技術(shù)攻堅(jiān)，該團(tuán)隊(duì)獨(dú)立研發(fā)出T1000、T1100級碳纖維核心制備技術(shù)，通過對核心工藝的深度優(yōu)化，產(chǎn)品在強(qiáng)度和剛度方面均達(dá)到國際水平，同時(shí)提升了碳化效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性。
張壽春表示，這些技術(shù)突破為大規(guī)模碳纖維示范項(xiàng)目落地奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化
T1000級碳纖維的規(guī)模化量產(chǎn)，對打破國外壟斷具有重要戰(zhàn)略意義，但如何將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化量產(chǎn)，成為一大挑戰(zhàn)。
政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)三方協(xié)同合作，是破解這一難題的關(guān)鍵。
2022年，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所與大同市政府，以及正推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)煤炭企業(yè)華陽集團(tuán)簽署合作協(xié)議，計(jì)劃在大同建設(shè)高性能碳纖維生產(chǎn)基地，加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
該研究所黨委書記、副所長蔡長塔表示：“研究所與華陽集團(tuán)組建聯(lián)合體，不僅實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓，還將為企業(yè)提供長期技術(shù)支撐?！?/p>
2024年，該項(xiàng)目一期年產(chǎn)能200噸的示范產(chǎn)線開工建設(shè)；2025年11月，這條生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了T1000級碳纖維的穩(wěn)定量產(chǎn)。
張壽春表示，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的關(guān)鍵是保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。整條碳纖維生產(chǎn)線涉及許多工藝參數(shù)控制，各類參數(shù)具有“一調(diào)俱調(diào)”的耦合特性，牽一發(fā)而動全身，哪怕是某個(gè)參數(shù)的微小波動，都會影響最終產(chǎn)品的性能。
在生產(chǎn)線全面運(yùn)行之前，科研人員曾檢測到碳纖維性能存在波動。張壽春帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)反復(fù)排查設(shè)備、儀器和數(shù)據(jù)，在超過40℃的高溫環(huán)境中，每天往返各樓層十余次，最終才找到問題癥結(jié)并成功解決。
張壽春說，通過各方緊密協(xié)作，科研人員與公司員工攻克了多個(gè)難題，保障了項(xiàng)目的順利推進(jìn)。
展望未來，該研究所希望有更多的企業(yè)進(jìn)入碳纖維行業(yè)，推動碳纖維應(yīng)用場景向建筑、服裝等領(lǐng)域拓展。
“碳纖維市場是一片藍(lán)海。”蔡長塔表示，“目前行業(yè)發(fā)展的核心挑戰(zhàn)是降低生產(chǎn)成本，這既需要技術(shù)的持續(xù)更新迭代，也有賴于規(guī)?；氖袌龇床秆邪l(fā)投入?！?/p>
責(zé)任編輯：王奕博
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