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中国碳纤维产业的崛起:一杆鱼竿背后的创新之路

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中国碳纤维产业的崛起:一杆鱼竿背后的创新之路


一个举全国之力攻关了整整四十多年都没能拿下的科研项目,最后却被一家卖鱼竿的工厂轻松突破,这个故事摆在你的面前,你会相信吗,你敢相信吗?


我刚刚说的可不是那本小说里的剧情,而是中国碳纤维产业冲破国际封锁的过程中所诞生的瑰丽史诗。


碳纤维,是有机纤维材料在1000度高温之下裂解碳化而成的无机纤维材料,具有轻质高强的力学特性。



比如一根内径280毫米的钢管,重180公斤,通常需要三到四个人合力才能抬起,但换成碳纤维制作的话,成年人用一只手就能轻轻松松搬动,而且材料的强度还是钢材的5~7倍,同时具备耐高温、耐腐蚀等多种特性。


凭借着如此优异的性能,碳纤维从上个世纪六十年代开始,就被应用于航空航天和军工等领域,成为发展国防军工的重要战略物资,然而性能如此强大、用途如此重要的碳纤维,中国在很长的一段时间内却对其哭天无路、求地无门。


1962年,长春应用化学所就针对碳纤维的制备开展研究工作,然而直到进入21世纪,在接近四十多年的时间里,中国仍然未能在碳纤维材料的规模化量产上实现突破。



在这期间,有关部门也不是没有尝试过引进国外产线来实现国产化,但最终却都不约而同的遭到了西方世界的封锁禁运。


1986年吉林化工成功规避禁运规则从英国RK进口了相对落后的碳化设备,然而产线运回国内安装后,经过四年多的调试仍然没能成功运行,最终白白浪费了近百万美元的外汇,这起事故之后,高层对碳纤维的国产化研制逐渐丧失了信心,相应的科研经费也出现了不小幅度的划减。


中国的碳纤维产业,由此陷入了至暗时刻,直到山东威海的一家渔具企业横空出世,它在后来也被称为:中国碳纤维的奇迹!


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根据数据统计显示,中国碳纤维产业前十大公司市值总和接近3000亿元,可谁又能想到,如此规模庞大的产业,却发源于山东威海的一家村镇企业。


1995年,光威鱼竿有限公司向市场推出了国内第一支自主品牌的碳素鱼竿,在填补了相关市场空缺的同时,凭借着碳素鱼竿优异的产品性能,光威鱼竿也迅速成为了国内首屈一指的渔具厂商。


当时国内的碳纤维材料主要依赖日本厂商供应,1995年左右,碳纤维开始被波音、空客大规模应用于商业飞行器的制造之上,碳纤维的材料产能大规模向航空领域倾斜。


这也导致了光威鱼竿厂在很长一段时间内,其产品的生产都要看日本碳纤维供应商的脸色,甚至经常还会面临日本厂商的通知式涨价,如不同意就威胁断供。


气愤之下,光威鱼竿的老板陈光威,最终做出了向上游进军发展的决定,自己来生产制造碳素鱼竿用到的碳纤维复合材料。


1998年,光威鱼竿从日本引起了国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线。


由于这条生产线主要用于将不同的材料加工为预制料,其中需要用的碳纤维原料仍然依赖从日本进口,因此在引进时也没有遭到封锁禁运。



1999年,光威鱼竿完成了碳纤维预制料的研发,次年他们开始向着碳纤维原料发起攻坚!


花开两朵各表一枝,在光威鱼竿努力的试图解决鱼竿生产原料的同时,中国碳纤维领域的从业人员们也仍然在为碳纤维的国产化而努力。


二零零年,中国著名材料学院士师昌绪以一份强调高性能碳纤维材料的报告引起了高层的重视,次年10月,国家科技部在863计划下增设了碳纤维专项,并成立专家小组对碳纤维的研制进行攻关。



然而直到2004年,高性能碳纤维量产技术的研究仍然死死卡在年产10吨的界限,看不到突破的踪影。


直到某个钓鱼佬偶然间对专项组的专家吹嘘,自己用的鱼竿是100%国产碳纤维鱼竿,光威才终于登上了中国碳纤维产业的历史舞台。


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当略带着怀疑的心思前来考察的专家们,走进光威渔具的厂房时,他们无一不呆立在原地。


光威鱼竿从1999年开始研究碳纤维原料后,不仅在5年的时间内成功研制出了碳纤维,甚至还完成了材料聚合釜容量从10升到30吨的突破,当863碳纤维专项组的专家们来考察时,光威鱼竿已经事实上具备了百吨级碳纤维原料的生产能力


这个横亘在中国材料学领域近四十年的碳纤维量产难题,阴差阳错之下竟然被一家渔具厂攻破,中国的碳纤维产业化,竟已不知不觉中实现。


在了解到碳纤维对国防工业的重要性后,光威鱼竿的老板当即立断成立光威复材,对碳纤维材料的强度和量产技术做更进一步的研究。


2005年,光威复材的T300级碳纤维生产线通过国家863计划验收。



不过,虽然已经解决了碳纤维的量产问题,但在产品性能上,中国与日本、美国等厂商仍然有着不小的差距,以T300级碳纤维产品为例,日本早在1971年就已研制并掌握了T300的生产技术,毫不夸张的说,我们落后了西方世界整整三十年。


与此同时,在眼看着中国完成T300碳纤维材料的突破之后,美国和日本更进一步的加紧了中国碳纤维材料的封锁。


有朋友就要问了,中国都突破实现量产了,现在封锁还有什么意义呢?


实际上,碳纤维按产品的规格可以分类为大丝束和小丝束,48K以上的碳纤维被称为大丝束,主要应用于工业领域;48K以下的小丝束则常用于国防军工和体育用品。


而美日针对中国封锁的,就是大丝束和性能更强的T700、T1000小丝束碳纤维。


毋庸置疑,光威复材是中国碳纤维领域的英雄,它帮助了中国碳纤维产业实现了零的突破,可从来没有人说过,英雄,只能有一个。


接下来,中国碳纤维产业将接过光威手中的接力棒。


2013年,中复神鹰突破碳纤维干喷湿纺工艺,国产碳纤维速度提升5倍;

2014年,中简科技完成T800级碳纤维研发与产业化;

2019年,中复神鹰与东华大学联合研究通过T1000级碳纤维技术鉴定,实现工程化;

2022年8月15日,上海石化旗下的国内首套48K大丝束碳纤维生产线实现中期交工。


在短短的十五年内,中国碳纤维产业的通力合作,最终使得我国碳纤维技术进入国际先进行列。


2021年,中国碳纤维年产能6.34万吨,占世界总产能的31%,超越美国成为全球碳纤维最大产能国,而根据国内各家厂商公布的扩建计划,未来几年内我国碳纤维总产量将接近30万吨,国际产能不变的情况下,届时中国将独占全球60%的碳纤维产能。



从落后到赶超,从跨越到征服,中国碳纤维就这样在重重封锁中突围了整整六十年。


而这,仅仅只是中国666个工业门类中,无数产业工人、科研人员不甘人后奋起直追的小小缩影。

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