美日主导碳纤维后，中国何时上场？_风闻

大家好，我是观察者网《科工力量》栏目主播，冬晓。走在大街上，如果有一辆超级跑车，从身边飞驰而过，往往引起一片惊叹，“好漂亮的超跑，买不起”。这类外形轻便炫酷的汽车，往往大量使用了一种特殊材料，“碳纤维”。可以说，这种材料令超跑厂商达到了痴迷的程度。碳纤维有什么特殊的性质？各国为何重视这类材料？美日为此产生过哪些私斗？国内的技术水平又如何呢？这期视频，我们就来聊聊这些话题。

颜色黑黑、带点纹理、又轻便牢靠，是公众对碳纤维的普遍印象。可深入研究其性质，你会发现，它是外柔内刚的“真汉子”。通常而言，碳纤维的直径在10微米左右，七八根排在一起，才有头发丝那么粗。可它的拉伸强度却能达到4800兆帕，是钢的7到9倍。在几千度的高温下，别的纤维化成灰烬，它却能丝毫无损。像超跑的驾驶舱，就是碳纤维制成的。这也就是发生车祸的时候，即使车体完全分解，但驾驶舱还保持完整的根本原因。正是因为这种优异的特性，F22、F35等战斗机也大量使用了这种材料。

说起来，碳纤维的原料不算稀罕，像聚丙烯腈，就是使用较多的原材料，而且生活中很常见。我们生活中，大多数人身上穿的毛衣，都会用到聚丙烯腈纤维化后的腈纶材料，取代昂贵的天然羊毛。但是，从聚丙烯腈到我们最终看到的碳纤维，却要经过漫长的复杂工艺流程。相信大家对拉面的制作过程，并不陌生。醒面团，切成条状之后，要在上面抹油，防止黏连，随后通过各种花式抻面，在牵引力的作用下，面条变得越来越细、越来越均匀，强度也越来越高，吃起来越有嚼劲。类似的，聚丙烯腈丝条也要涂上油剂，通过精确控制的牵伸，最终获得细旦化、高强化的碳纤维原丝。接下来，白色的原丝通过预氧化、碳化等高温连续工艺，颜色从白变黄，再到从黄变黑，如同生面团烤制面饼。纤维也变得越来越细，最终形成结构致密、强度惊人的碳纤维。

有人就问了，既然碳纤维性能这么优异，怎么平常生活中并不是见的很多呢？因为这种材料除了工艺复杂、成本偏高外，也有性能缺点。之前听到过这样一个段子：用碳纤维做飞机机体，有可能掉个扳手上去，就会砸个坑。比起金属材料，碳纤维修复性能差，如果出现损坏，就只能整体换新。像汽车，如果大比例使用碳纤维，做车壳和主要承力部件，车重大幅度减轻，油耗会大大降低，车的操纵性能也会很大提高，好处很多。但同时带来的问题是，成本大幅度提高，很多人都会买不起车。而且碳纤维的部件修复性差，同样的事故，金属制的车还能修复，以碳纤维为主的汽车很可能就要报废了。那为啥跑车都用这种材料。因为跑车如果出事，那不管是什么材料造的，基本上就没有什么修复的价值了。而且，跑车属于奢侈品，买跑车、玩跑车的人，都是对价格相对来说不那么敏感的。

大比例使用碳纤维复合材料的，还有民用客机，民用客机最重要的是日常运行的稳定性，机身材料贵一点没关系。再加上客机通常不会受到外力损伤，所以，碳纤维部件修复性差也不重要，如果发生空难，不管什么材料，都没有修复这么一说了。

美、日早在上个世纪50年代末，就已经开始投入大笔的资金，用于碳纤维研究。他们不仅互相私斗，还对中国实施禁运。首先，来说说美国。他们的碳纤维研究，还要追溯到爱迪生。1879年，爱迪生发明了以碳纤维为发光体的白炽灯，之后，还注册了碳纤维灯丝制作技术的专利。不过，用的原材料是天然纤维，没有结构强力，制成的灯丝容易碎裂、折断，不耐用，后来被钨丝取代。碳纤维研究真正的大发展，还得到七十年后，依靠美国国家力量推动。在美苏冷战初期，美国空军需要寻找到能够耐烧蚀的材料，来制造航天飞机，碳纤维成了选择项。大量的研究投资，让科学家找到了提高其性能的办法，并开始了工业生产。说到这里，很多人就疑惑了，既然这种材料是美国人发明的，怎么就又和日本人扯上了关系呢？前面提到碳纤维的原料，它不仅可以用聚丙烯腈，还可以是沥青等其他物质。可美国过于关注后者。当时身在大洋彼岸的日本，听到对岸碳纤维技术取得突破，受到启发，也默默的展开研究，而他们用的原材料恰恰是聚丙烯腈。

在碳纤维领域有句玩笑话，“UCC跌倒，东丽吃饱”，说的是两家公司，“日本东丽”和“美国化工巨头联合碳化物公司UCC”。前者是今天碳纤维产业界老大，然而当初，却只是个无足轻重的小角色。后者是当时的时代领军者。70年代，东丽以聚丙烯腈为原料，生产的碳纤维，物美价廉。联合碳化物公司发现其技术潜力后，与东丽达成了北美市场独家代理、技术授权的协议。也就是说，你的东西不错，但要是在美国卖，必须要经过我转手。可UCC学会技术后，却想着要在美国市场，彻底取代东丽。就在这个关键时刻，印度的发生的一场大事故，帮了东丽个大忙。1984年12月3日，UCC设在印度中央邦 博帕尔市的农药厂，发生剧毒氰化物气体泄漏事件，周边居民死亡上万，伤残五十余万，是迄今为止人类历史上，最严重的工业事故。尽管，该公司声称，是印度员工心怀报复导致的，不是自己的问题，但市场不会跟它客气，股价崩盘，业务缩水。几乎是一夜之间，挡在东丽与北美市场之间的阻碍不见了。此时，民航客机市场正处在轻量化的风口，需要大量的碳纤维，减轻机身重量，双重机遇都掉到了东丽的碗里，它与波音等公司直接建立业务联系，一举奠定了延续至今的绝对优势地位。

为了争夺碳纤维的霸主地位，盟友之间的私斗战火，也烧到了中国。在西方国家对华的禁运名单上，碳纤维一直位列其中，限制等级可以与核武器、芯片制造技术相提并论。以美、日为代表的主要生产国，甚至还企图抓捕任何购买、贩卖碳纤维的个人，哪怕只是用来生产高品质的钓鱼竿，也不允许。比如说，2017年，日本政府就修订了《外汇法》，明确规定，在未经允许的情况下，将碳纤维技术出售给外国企业，最高将会被处以10亿日元罚款。2013年，一名来自江苏的商人，被美国国土安全局逮捕，怀疑他是中国间谍，理由是购买了T-800碳纤维。这里所说的T-800，通俗来说，是对碳纤维强度的描述，当时国内只能生产T-300，不具备更高品质的T-800生产技术。

在国际碳纤维市场，有个非常有意思的现象，在中国不能生产T-800时，美日等国的产能是非常充足的，而且出售的价格非常低。但只允许我们少量购买，禁止批量进口。导致白菜价的产品，在国内卖出高价。为什么西方国家采取这种奇葩的操作？因为全面封锁中国，会逼得国内倾尽全力研发碳纤维，然后就会冲击国际市场。如果全面开放，那么中国利用性能好的碳纤维，又会在其他领域制作出好产品，超越西方。于是它们最后的做法是，零售可以，批发不行。

在实际应用中，碳纤维成品有大丝束、小丝束两种概念。通俗点形容，将纤维丝“捻”在一起，按照纤维丝的多少，每束大于48000根（48K）的产品，被界定为大丝束。小于这个数值的，被称为小丝束。照理说，前者用的纤维丝多，应该价格更贵，可事实却相反，因为大丝束碳纤维，可以直接使用国内外市场自由流通的民用聚丙烯腈原丝，而小丝束碳纤维，往往需要敏感性极高的特制高性能原丝，不但受到严格的技术封锁，价格上也有数倍的差异。一分价钱一分货，小丝束碳纤维性能通常要好于大丝束产品，在航空航天等“宇航级”高端应用中，目前仍然是主流。不过，目前在民用领域，无论是汽车也好，风电叶片也好，运用的物理环境，都宽松得多，大丝束碳纤维性能已经绰绰有余。所以，在民用市场，它已经逐步在取代小丝束。

中国碳纤维产业界，已经敏锐地把握到了大丝束的潮流。今年1月初，上海石化投资新建的碳纤维项目，正式开工。该项目总投资35亿元，将建设碳纤维原丝、大丝束碳纤维产线，计划2024年全部建设完成。引用新华社的权威评价：“这是国内首家突破，被称为“黑黄金”的48K大丝束碳纤维产业化技术的企业，标志着我国大丝束碳纤维，从研发试产成功走上规模化生产之路”。日本东丽社长日觉昭广，曾经在接受媒体采访时表示：“中国从国家层面推进碳纤维技术，确实对我们公司构成了威胁，但是积累了坚实基础的日本企业，能够保持优势地位”。现在看来，这样的优势地位似乎正在被动摇。

事实上，当前的中国碳纤维技术水平，早已非吴下阿蒙。高端碳纤维材料，不但基本实现了国内自用，还能够在国外市场开疆拓土。2014年乌克兰危机后，西方国家对俄罗斯实施封锁，俄罗斯军用高性能碳纤维出现了明显供应缺口。在公开报道中，俄国的Umatex等公司实现了国产替代，保障了俄罗斯隐形战斗机等高端装备的顺利发展。但在幕后，吉林化纤已经为俄罗斯客户腾出了一条高性能的碳纤维生产线，Umatex公司也频繁的出现在吉林化纤的客户互动新闻中，此中玄机嘛，你懂的。

展望未来，今天看起来地位万无一失的东丽等巨头，似乎又在重蹈面板、光伏等产业的覆辙，在中国企业汹涌的产能、价格竞争中，逐渐放弃低端市场。而中国企业瓜分了低端市场、获得研发资金后，又怎会任凭这些巨头在高端市场坐享利润呢？