2026新春走基層｜中國碳纖維生產線實現規(guī)模化量產
來源：中國日報網 時間：2026-02-06 17:27
T1000級碳纖維的量產被視為打破國外技術壟斷局面的關鍵舉措。
專家表示，隨著去年11月國內首條大規(guī)模高性能碳纖維生產線在山西建成投產，中國材料科學領域實現了重大突破，在碳纖維行業(yè)取得了從“跟跑”到“并跑”的跨越式發(fā)展。
該生產線由中國科學院山西煤炭化學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200噸的T1000級高性能碳纖維產線，是千噸級產能長期規(guī)劃的重要組成部分。
碳纖維是一種強度極高、質地輕盈且用途廣泛的新型材料，廣泛應用于航空航天、國防軍工、汽車制造、體育器材等領域。從航天器、軍用艦船到雪車頭盔、羽毛球拍等各類產品，碳纖維均承擔著關鍵結構部件的角色，在大幅減輕產品重量的同時有效提升其性能。
國元證券發(fā)布的碳纖維行業(yè)報告顯示，2024年中國碳纖維需求占全球需求的一半以上，國產化率已突破80%，并預計2026年將沖擊90%的目標。
T1000級碳纖維作為新一代高性能材料，其規(guī)?；慨a被視為中國筑牢能源安全屏障、培育發(fā)展新興產業(yè)的關鍵一步。
1月10日，工人在山西省大同市一處T1000級碳纖維生產車間內作業(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車間內，一排排精密設備持續(xù)高速運轉。
以聚丙烯腈為原料制成的紡絲液，通過帶有數千個小孔的噴絲板被擠出，形成一束束超細原絲；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。
中國科學院山西煤炭化學研究所副所長、T1000級碳纖維研發(fā)項目負責人張壽春說：“這條生產線生產的T1000級碳纖維被譽為‘地表超強材料’，含碳量超95%?！?/p>
T1000中的字母T代表拉伸強度，數值越高表示材料的抗斷裂能力越強。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，大約相當于三位成年男性的體重?！?/p>
中國科學院山西煤炭化學研究所正高級工程師、技術研發(fā)負責人經德齊表示，相較于上一代T800級碳纖維，T1000級的強度提升了10%至20%，這一核心突破源于自主研發(fā)的干噴濕紡技術。
傳統(tǒng)碳纖維生產多采用濕法紡絲，即紡絲液直接被擠入凝固浴。這種方法雖生產效率較高，但易造成材料內部結構不均，進而限制了強度提升。
而干噴濕紡工藝中，紡絲液從噴絲板擠出后，會先經過一段空氣層，再進入凝固浴。這一過程中，材料受到高強度拉伸，分子排列更規(guī)整，從而形成更致密、均勻的內部結構，實現超高拉伸強度。
經德齊將這一工藝比作山西傳統(tǒng)美食河撈面的制作：面團經多孔模具擠出，短暫接觸空氣后，再下入沸水之中。
依托這一技術，T1000級碳纖維兼具高強度、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。
經德齊表示：“該材料通常作為增強體，與樹脂復合制成高性能碳纖維復合材料，廣泛應用于航空航天、高端裝備制造、新能源等領域?！?/p>
他補充道，由碳纖維復合材料制成的高壓氣瓶，例如空間站用于儲存氧氣和氮氣的氣瓶，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。
1月10日，工人在山西省大同市一處實驗室演示碳纖維耐火燒測試。朱興鑫攝
五十余載的技術接力
中國碳纖維產業(yè)發(fā)展已走過五十余載，實現了從幾乎完全依賴進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代科研工作者的接力賽。
上世紀70年代，為滿足國內迫切的需求，山西煤化所的科研人員在參考資料匱乏的情況下，攻克多項核心技術難關，建成國內首條聚丙烯腈基高強度碳纖維中試生產線。
21世紀初，國內碳纖維需求激增，但核心生產技術被國外企業(yè)嚴密掌控，嚴苛的出口管制和技術封鎖，導致中國高端碳纖維進口渠道受阻，制約了高端裝備產業(yè)的發(fā)展。
中國科學院山西煤化所研究員呂春祥回憶道，彼時中國進口碳纖維價格極其高昂，每公斤售價高達數千元甚至上萬元。
2005年，該研究所接到一項緊急任務：需在三年內研發(fā)出宇航級T300碳纖維，并在2008年6月30日前交付合格產品。
這一任務的難度超乎想象。碳纖維生產工序漫長、流程復雜，跨多個學科領域，諸多變量都會影響產品最終的性能。
“當時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，國內領軍人才僅有幾位。日本同行用15年走完的路，我們卻只有3年時間?！眳未合檎f。
重壓之下，呂春祥團隊日夜攻關，設計并優(yōu)化生產流程，自主研發(fā)出聚合釜、噴絲板、蒸汽牽伸機等核心設備。
經過反復試驗，該團隊成功研制出完全符合標準的產品，中國也成為繼日本、美國之后，第三個能自主生產宇航級碳纖維的國家。
此后多年，中國碳纖維技術穩(wěn)步推進。盡管仍受到持續(xù)的禁運限制，中國仍相繼實現了T700、T800級碳纖維的規(guī)?；慨a。
2016年，為支撐航空航天等高端領域產業(yè)升級，張壽春團隊啟動T1000級碳纖維穩(wěn)定量產技術研發(fā)，重點攻關干噴濕紡技術，在基礎原理、核心工藝、國產化設備等方面持續(xù)發(fā)力。
“由于技術封鎖，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研發(fā)必須大步向前，絕不能退縮?！睆垑鄞赫f。
歷經9年多的技術攻堅，該團隊獨立研發(fā)出T1000、T1100級碳纖維核心制備技術，通過對核心工藝的深度優(yōu)化，產品在強度和剛度方面均達到國際水平，同時提升了碳化效率和產品穩(wěn)定性。
張壽春表示，這些技術突破為大規(guī)模碳纖維示范項目落地奠定了堅實基礎。
從實驗室走向產業(yè)化
T1000級碳纖維的規(guī)?；慨a，對打破國外壟斷具有重要戰(zhàn)略意義，但如何將實驗室成果轉化為工業(yè)化量產，成為一大挑戰(zhàn)。
政府、科研機構、企業(yè)三方協(xié)同合作，是破解這一難題的關鍵。
2022年，中國科學院山西煤炭化學研究所與大同市政府，以及正推進綠色轉型的傳統(tǒng)煤炭企業(yè)華陽集團簽署合作協(xié)議，計劃在大同建設高性能碳纖維生產基地，加快產業(yè)化進程。
該研究所黨委書記、副所長蔡長塔表示：“研究所與華陽集團組建聯(lián)合體，不僅實現了核心技術轉讓，還將為企業(yè)提供長期技術支撐?！?/p>
2024年，該項目一期年產能200噸的示范產線開工建設；2025年11月，這條生產線實現了T1000級碳纖維的穩(wěn)定量產。
張壽春表示，擴大生產規(guī)模的關鍵是保障產品質量的穩(wěn)定性和一致性。整條碳纖維生產線涉及許多工藝參數控制，各類參數具有“一調俱調”的耦合特性，牽一發(fā)而動全身，哪怕是某個參數的微小波動，都會影響最終產品的性能。
在生產線全面運行之前，科研人員曾檢測到碳纖維性能存在波動。張壽春帶領團隊反復排查設備、儀器和數據，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難題，保障了項目的順利推進。
展望未來，該研究所希望有更多的企業(yè)進入碳纖維行業(yè)，推動碳纖維應用場景向建筑、服裝等領域拓展。
“碳纖維市場是一片藍海。”蔡長塔表示，“目前行業(yè)發(fā)展的核心挑戰(zhàn)是降低生產成本，這既需要技術的持續(xù)更新迭代，也有賴于規(guī)?；氖袌龇床秆邪l(fā)投入?！?/p>
責任編輯：王奕博
