“如果用年齡來衡量碳纖維產業發展的成熟度，把日本看作是50歲，中國則是15歲。國產碳纖維要盡快度過‘青春期’，進入成熟理性、高質量發展的新階段。”日前在江蘇丹陽召開的中國碳纖維產業鏈創新發展論壇暨2023年中國化學纖維工業協會碳纖維分會年會上，中國紡織工業聯合會副會長端小平形象地提出了這一觀點。

正處于“青春期”的國產碳纖維，或許正在經歷一些“糾結”。

“少年”也曾笑逐顏開。從2020年下半年到2022年，價格持續上漲，產品供不應求，行情一片火熱，產業迎來難得的“黃金機遇期”。

“少年”也曾意氣風發。三年間，龍頭企業規模快速擴張，行業產量、銷量均快速增長，行業實現整體盈利，有些項目甚至創造了“當年投產當年盈利”的行業“奇跡”。

目前的“少年”，卻正在煩惱。擺在眼前的現實情況是：產品供給增加，下游需求不及預期，今年前三季度，企業銷售收入雖然仍保持增長，但是凈利潤出現較大幅度下滑。

要想順利度過“青春期”，步入“成熟期”，國產碳纖維行業需要把握哪些關鍵點？

碳纖維是國民經濟和國防建設不可或缺的戰略性新興材料之一。經過多年產業化，我國碳纖維行業已經基本建成了產品和技術多元化、產業鏈配套齊全的技術體系，整體已步入國際先進行列。

截至今年9月底，我國碳纖維總產能合計為117670噸。其中，吉林化纖集團有限責任公司、中復神鷹碳纖維股份有限公司、浙江寶旌炭材料有限公司等龍頭企業的規模近幾年快速擴大。

國家發展改革委產業司副司長曹傳貞指出：“目前，高性能碳纖維國產化取得了突破性進展，涌現出一批具有較強競爭力的碳纖維生產及應用重點企業，極大地促進了我國碳纖維產業鏈整體技術和產業化水平的提升，為提升我國制造業核心競爭力，提高我國關鍵材料自主保障能力給予了重要支撐。”

“國產碳纖維現在已經進入第二輪產業化建設末期。”北京化工大學教授徐樑華指出，“第一輪產業化解決了‘從無到有’的問題，陸續形成了產業化能力；在第二輪產業化階段，我國碳纖維產量已經占據了全球的一半。第二輪產業化建設結束后，行業將進入落實高質量發展的新時期。”

江蘇恒神股份有限公司是龍頭企業之一，其碳纖維年產能為5000噸，織物和預浸料年產能為1500萬平方米，高性能樹脂年產能為1200噸，復合材料制件年產能為5000噸，實現了從HF10到HF40級各規格纖維的穩定、批量生產和應用。恒神股份董事長劉瑾表示：“過去三年，我們見證了碳纖維行業在技術創新、產品質量、生產能力等方面取得的顯著進步，也見證了碳纖維在眾多應用領域大放異彩。無論是在航空航天、汽車輕量化領域的應用突破，還是在風力發電、光伏、氫能源等領域的發展，抑或是在智能制造等領域的創新應用，碳纖維都以獨特的性能和潛力為我國制造業轉型升級提供了有力保障。”

不過，一邊是我國碳纖維產業規模快速增長，另一邊卻是我國仍需要進口碳纖維。一些事關產業長遠發展的深層次問題必須重視。

徐樑華指出，我國碳纖維企業與國際對標企業的綜合實力差距仍然明顯，這體現在：產品質量穩定可控性亟待提高，包含工藝控制、工藝改良、質量保障幾個方面；“不好用、用不好、用不起”問題改善并不明顯；專業人才仍然匱乏；產業鏈自主可控性尚未完全建立，在關鍵裝備、關鍵原材料等方面差距明顯。尤其是國防高端裝備用PAN碳纖維主要采用二甲基亞砜法（DMSO）工藝生產，產品質量的波動不容忽視。

“在2019年之前，多數碳纖維企業都在賠錢，但從2020年起大家都開始掙錢。幾年來，大家都忙著掙錢，卻沒有更多精力進行工藝細節的精雕細琢，這必須得重視。這就好比一個人，不能只看身高，還要看其體質和氣質。”徐樑華說。

安徽贏碳新材料科技有限公司副總經理陳宇航介紹，今年前三季度，國產碳纖維銷售量約為3萬噸。受體育用品、風電兩個主要需求領域用量下滑影響，今年全年，預計我國碳纖維需求量有所下降，其中，國產碳纖維的用量占比將在70%左右。他建議，企業可以探索擴大產品出口比例，更多地參與國際競爭。

端小平強調：“過去30多年，常規纖維行業經歷了四輪發展周期。碳纖維行業要思考，如何避免落入常規纖維的‘發展陷阱’，如何跳出常規纖維發展的興衰周期。碳纖維是‘奢侈品’，不能賣超市價。而碳纖維能否‘跳出常規纖維的興衰周期’，需要依靠大家的智慧。”

高強度和高模量，一直是衡量碳纖維技術發展水平的重要指標。一直以來，國產碳纖維龍頭企業在做好核心產品的基礎上，始終致力于投入大量人力、物力和財力，攻關更高強度、更高模量的高性能碳纖維制備技術，作為技術儲備，并推進產業化。

現階段，對于超高性能碳纖維的研發和產業化已經擺在國產碳纖維企業面前。

恒神股份碳纖維研發總監張淑斌介紹，PAN基超高性能碳纖維具有超高強度，拉伸強度在6000MPa以上。瀝青基超高性能碳纖維則具有超高模量，拉伸模量在600GPa以上。

“超高性能碳纖維的特點是：產量少，附加值高，應用領域集中；技術門檻高，制備難度大；象征意義重大。”張淑斌介紹，超高強度碳纖維的應用領域包括：超輕量化結構領域，如航天等對減重有極致需求；薄壁結構領域，如超薄材料；容器結構領域，如貯箱類、壓力容器類結構。

以T1100為例，它是近10年最高強度的碳纖維產品。10年間，日本企業研發生產的T1100已經在航空航天領域和高端體育休閑領域實現了規模化應用。

今年10月底，日本企業又正式發布了T1200超高強度碳纖維，其拉伸強度為8GPa，拉伸模量為315GPa，斷裂伸長率為2.5%，潛在應用市場包括高端體育休閑、航空航天。

記者了解到，我國已經研發出T1100的企業包括光威復材、中復神鷹和江蘇恒神。目前，企業開始進行工程化生產制備和應用驗證。

張淑斌介紹，實現超高強度碳纖維的技術路徑包括纖維的細旦化、原絲的致密化和超高分子量聚合物。其中，細旦化可消除或減緩原絲、預氧絲和碳纖維的皮芯結構。根據體積效應，纖維直徑越小，單位體積內纖維存在的缺陷就越少，大缺陷形成的概率就越小，從而有利于提高碳纖維強度。以體密度衡量的原絲和碳纖維的致密化程度越高，纖維內部的非晶區和缺陷數量就越少，晶區趨向性就更好，也有利于提高纖維強度。

“我們探索超高性能碳纖維，其實目標并不是指一兩款具體產品，而是要探索，在當前的工藝技術路線下，纖維能夠達到的極限是多少，理論極限和實際工程上可以達到的極限是多少等。在這個探索過程中，我們可能會定型幾款產品。”張淑斌說。

雖然我國龍頭企業已經突破了T1100的制備技術，但也要清醒地認識到，我們與國際碳纖維強企之間仍然存在很大差距。

一家碳纖維龍頭企業的負責人向記者表示：“當我們的T300遲遲沒有實現產業化時，日本企業早在上世紀80年代就研發出T800。當我們這幾年研發出T1100時，日本企業近10年已經使T1100實現了產業化應用。而且，日本企業很注意技術儲備，并不是一下子就會對外公布最新研發成果。比如，此前當我們公布研發出T800時，日本企業公布了已經研發出T1100；當我們公布研發出M40系列時，日本企業公布了已經研發出M65J、M75J。他們常常會把最新的技術‘藏著掖著’。”

“如果說碳纖維是整個高技術行業的‘皇冠’，那么超高性能碳纖維是‘皇冠上的明珠’，是對碳纖維材料研發和制備技術實力最集中、最突出、最直接的體現。”張淑斌表示，“國產碳纖維長期處于跟隨者的地位，超高性能碳纖維領域是改變這一地位的最佳突破點之一。在當前的工藝路線下，對于碳纖維強度極限的探索將是大家共同的目標。”

“追高”當然是永恒的目標，但也并不意味著要一味“追高”。

“從國際市場上看，能把已有型號的材料性能用到極致，也是一種成功，最新產品也未必就一定要把上一代產品完全替代。所以，企業未必一味要追求最高、最新，畢竟研發要付出巨大代價，還是要依據實際情況，量力而行。”上述負責人說。

面對復雜多變的國際局勢，下一階段，國產碳纖維迫切需要構建起“具有中國特色的碳纖維產業技術體系”，全面實現相關產業鏈供應鏈的自主可控。

曹傳貞指出：“我國要進一步加強碳纖維及復合材料自主研發，著力推動碳纖維產業基礎再造，補短板鍛長板，構建具有中國特色的碳纖維產業技術體系和全產業鏈智能制造優勢。”

這其中的關鍵，便是要提升國產碳纖維的技術成熟度。

“通過這幾年的快速發展，行業的整體勢頭起來了。在接下來的高質量發展階段，如何提升產業技術成熟度是一個回避不了的關鍵，也是產業必須要走的一條路。企業基于高技術成熟度生產的碳纖維，才可以讓用戶敢用、放心用。只有這樣，企業產品的市場接受度才會提高，也有利于企業真正實現降成本，更好地拓展市場。”徐樑華說。

徐樑華進一步介紹，行業要從團隊成員意識提高開始，借助產品性能質量的科學全面評價體系建設，實現質量可控可調、應用普適性和應用工藝性能的穩定。具體來看，提升國產碳纖維技術成熟度，包含以下幾個要素。

一是團隊水平。“這主要是指帶頭人的意識，帶頭人要充分意識到技術成熟度的重要性。生產企業與下游應用單位對碳纖維質量的反映往往不同，二者傳遞出的信息常常是矛盾的，這主要就是因為企業沒有把握好產品的質量一致性，生產單位對碳纖維性能的把握不夠精準。比如，國產T800S的強度可以做到6000GPa-6500GPa，而日本企業同款產品的強度一直穩定在5500GPa-5600GPa。”徐樑華強調，我國碳纖維企業不要總盯著產品的強度做得比對標企業更高，關鍵還在于，要提高產品指標穩定性，在對標的基礎上把成本降下來。

二是工藝包質量，包括工藝窗口合理性、工藝迎合新的評價體系，以及輔料助劑的可控配套。比如，要關注碳纖維毛絲、起毛、集束/分散性、展寬性、浸潤性、表截面形貌結構穩定性、強度等性能利用率。

三是裝備能力。行業和企業要提升裝備的工藝適應性水平，具備對裝備進行二次改造的能力；工藝參數要可控；要關注裝備利用效率與節能效果，包括單線產能發揮率、產量能耗水平；要關注裝備的運維成本；還要關注裝備安裝與運行水平。

以對裝備的二次改造能力為例，徐樑華指出：“企業必須具備這種能力，買來的裝備一定要根據自身的工藝特點進行改造。如果改造不了，工藝就必須去迎合裝備，企業的技術成熟度就提升不了。只有具備這種能力，企業才能實現裝置工藝參數的可調性。”

此外，行業還要形成完善、科學、合理的碳纖維質量評價體系，不同原絲體系要建立相應的技術成熟度提升策略。

“我國碳纖維要真正形成具有中國特色的產業技術成熟度，實現自主可控，包括技術人員與帶頭人、生產技術、碳纖維制備主/輔料、生產裝備、裝備控制與裝備用關鍵材料幾個方面的自主可控。”徐樑華強調，“現在已經到了必須重視提升我國碳纖維產業技術成熟度的時候。不過要注意，要想提升技術成熟度，不能只靠碳纖維企業自己，還要跟應用領域建立良好關系，注重在應用中不斷提升；還要注意，碳纖維具有‘雙高’特征，唯有實現高端應用才是其價值所在。”

中國化學纖維工業協會會長陳新偉建議：企業要練好內功，不斷提升產品品質和質量的穩定性，并做好產品差異化，這樣客戶黏性提高，市場就會隨之而來；要做好服務，通過產業鏈聯合探索、開發新產品或是迭代產品，拓展新應用場景，并為下游用戶提供更為專業的應用解決方案，幫他們解決實際問題；要保持碳纖維高性能的屬性，在應用中體現其應有的價值，“讓其完全替代某些性價比更高的產品并不現實。”

曹傳貞表示：“國家發展改革委產業司將一如既往地支持碳纖維等新材料發展：一是推進關鍵技術裝備聯合攻關；二是支持龍頭企業做實做優做強；三是統籌推進產業持續健康發展。我們要強化碳纖維產業發展的統籌謀劃和指導，優化產業布局，完善技術體系，推進協同發展，實現量的合理增長和質的穩步提升。”

“大家要注意，任何創新和突破都必須有理論基礎，否則，我們將會重走發展初期的老路，即邊學邊干，邊干邊改。如果是這樣，就不會取得跨越式的技術進步；還要注意，更輕更強的性能，更低的成本，需要產業鏈上下游齊心協力謀發展。”端小平建議，企業要不斷開拓新應用場景，要探討如何實現“更輕更強更低”，實現“更精更穩更安全”的發展目標。

文章來源：中國紡織報