碳纖維號(hào)稱“黑色黃金”，制造難度堪比芯片，有人說它是比鐵還硬的布。那碳纖維到底有多難造？為何我國會(huì)長期依賴進(jìn)口呢？碳纖維是一種含碳量在90%以上的無機(jī)高分子纖維，它的外表看起來像柔軟的黑線。一根碳纖維絲的直徑比頭發(fā)絲細(xì)5倍，硬度是鋼材的10

碳纖維號(hào)稱“黑色黃金”，制造難度堪比芯片，有人說它是比鐵還硬的布。

那碳纖維到底有多難造？為何我國會(huì)長期依賴進(jìn)口呢？

碳纖維是一種含碳量在90%以上的無機(jī)高分子纖維，它的外表看起來像柔軟的黑線。一根碳纖維絲的直徑比頭發(fā)絲細(xì)5倍，硬度是鋼材的10倍，一個(gè)普通的碳纖維頭盔價(jià)錢就在1000元以上。而造成碳纖維價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通材料的原因，正是制造難度。

碳纖維的制造過程分為四步，纖維紡絲、預(yù)氧化、碳化和石墨化。纖維紡絲就是把腈綸、凝膠等原材料先高溫加熱，然后用機(jī)器擠壓成纖維條。接著是預(yù)氧化，在400度高溫下，拉伸纖維跟空氣中的氧結(jié)合進(jìn)行氧化。下一步是碳化，在一個(gè)1200~1600度的氧化爐中，用高溫去除雜質(zhì)，這時(shí)纖維逐漸碳化成黑色。最后一步就是石墨化，在高純度的氬氣中，將纖維加熱至2000—3000度，到這里碳纖維便形成了。

碳纖維的應(yīng)用也非常廣泛，日常生活中常見的魚竿、球拍、自行車等，都采用了碳纖維作為原材料。而碳纖維與樹脂等結(jié)合成的復(fù)合材料，比不銹鋼輕50%，比鋁合金輕30%，常被用于航天軍工等高科技領(lǐng)域。

近年來，由于航天航空工業(yè)的發(fā)展，我國的碳纖維需求量大幅增加。以2020年為例，我國碳纖維需求量達(dá)4.88萬噸，其中3.04萬噸為進(jìn)口，占需求量的62%。那為什么我國長期依賴進(jìn)口呢？

在上世紀(jì)70時(shí)代中期，我國就開始研制碳纖維，但當(dāng)時(shí)技術(shù)不成熟。到了80年代，我們從國外引進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)，國內(nèi)碳纖維行業(yè)才開始發(fā)展，期間很長一段時(shí)間，我國只能生產(chǎn)12K的小絲束碳纖維，而產(chǎn)能和質(zhì)量還遠(yuǎn)低于國外產(chǎn)品，更不用說高端碳纖維生產(chǎn)技術(shù)。這種技術(shù)是由美國和日本的兩家公司研發(fā)的，他們長期對(duì)我國進(jìn)行技術(shù)封鎖，所以高端碳纖維產(chǎn)品，我國一直只能依賴進(jìn)口。

但幸運(yùn)的是，在科研人員的不懈努力下。2018年，我國碳纖維生產(chǎn)技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了從12K小絲束到48K大絲束的飛躍，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。這一技術(shù)突破大大改善了，我國高端碳纖維被美日“卡脖子”的窘境。