中国黑黄金的逆袭
最近一个被卡脖子60多年领域传来了好消息,我国首条大丝素碳纤维国产线在上海成功投产了,这件事没引起太大的轰动,但对我国新材料领域乃至整个中国的制造业都是一次壮举,大丝素碳纤维被称为新材料之王和黑衣黄金,它长得跟头发丝一样,密度不到钢的1/4,强度却是钢的7~9倍,这玩意虽小,应用却非常广泛,大到航天航空火箭发射,小到造钓鱼竿,羽毛球拍都要用到它,用它制作的汽车零部件可以大幅减少汽车的重量,节约耗能,用它做水泥复合材料修建桥梁可以提高使用年限。此外像化工、冶金、纺织、医疗、军事等领域到处有他的身影,因为它又轻又硬,还耐高温腐蚀,对各种轴承、容器、管道都是绝佳的复合材料,说到这你就能理解为为什么把它称作新材料之王和黑黄金,然而就是这样一个香饽饽,很长时间以来我们都可望而不可及。
碳纤维的发明最早可追溯到19世纪,英国人在热电灯灯丝时发明了碳纤维,随后爱迪生实现了最早的商用。在那时的科技水平有限,碳纤维没有进一步发展,直到上个世纪50年代初,美国人因为造火箭需要耐高温的新型材料,再次重视起了碳纤维的技术研发。到上个世纪60年代,随着碳纤维需求的不断扩大,日本人对当时碳纤维产品又做了技术改良,并申请了技术专利,开始远销海外,而鄙视了中国,也看到了碳纤维的广阔前景。
从1962年起我也开始研究碳纤维技术,但因为知识贫瘠,加上对基础科研的重视度低,再加上西方技术的封锁,我们一直没有取得突破。就这样日本在这个领域垄断了长达40年之久,直到2000年碳纤维的应用已越来越广泛,包括工业、机器、船艇、建筑等,这让我们意识到必须要突破西方的技术封锁,把这项技术牢牢掌握在自己手上。于是在中国高温合金材料的奠基人率领下,,我们再次加大了研发力度。
经过十几年的追赶,我国终于建立起了自己的碳纤维技术体系和较完整的碳纤维产业,甚至打破了日本美国长达40年市场的垄断格局,但技术上的差距不是短时间内就能抹平的。2015年全球碳纤维需求量是5.92万吨,其中航空航天的应用占到了22%,风电叶片占到了24%,汽车占12%。这三项高技术领域的应用一共占了58%,但此时我国的碳纤维在高技术领域的应用只占到10%,反而是在体育领域的占比接近了60%,都拿去做了钓鱼竿,羽毛球拍,因为这些对工艺技术的要求相对较低,一边是低端产能过剩,一边是高端需求仍然依赖进口,如何研发高端碳纤维就成了重中之重。
终于在2020年我国成功突破了t1000级高强度碳纤维,这种材料被广泛应用于航空航天等高端领域,这一突破大幅提升了我国碳纤维材料的地位。今年2月,中国石化上海石化又将自主研发生产的碳纤维应用在了广州地铁18号线弯曲兰高速列车上,这种复合材料与相比,其他铝合金材料减轻了35%~40%的重量,很好的实现了列车的减重提速。
再回到这次号称黑黄金的大丝树项目,你更能明白它的重大意义了,它能广泛应用于风能、太阳能、高铁、动车、飞机部件等各个行业,而今又将首次实现量产,这对我国新材料行业乃至整个制造业都意义重大。2020年中国大师素产能仅0.83万吨,预计2025年国内大师素产能有望达到18.4万吨,届时降低了材料成本会得到更大范围的应用,甚至会带动千亿级的市场。曾经日本嘲笑我国永远照不出碳纤维,如今我们有望彻底取代美国,日本成为全球最大的碳纤维生产国和出口国,可见谁也不能低估中国人想做成事的决心。