中新网北京7月7日电 (左雨晴)钓鱼发烧友手中的钓鱼竿，高尔夫球场上挥舞的球杆……这些看似普通的运动器材，其制作材料是被誉为“黑黄金” 的碳纤维复合材料——大丝束碳纤维，但中国却长期依赖进口。如今，中国打破了这一技术壁垒，大丝束碳纤维也正走入量产。
2020年进博会上的“黄金超跑”，这是一款全碳纤维量产超跑。中新社 康玉湛 摄。
“这是中国要不到、买不来的独门绝技。”中国石化上海石化副总经理黄翔宇向中新网表示。
新材料之王，强度是钢的7倍至9倍
碳纤维是指含碳量在95%以上的新型高性能纤维，制造工艺十分复杂，具有“轻质、高强、耐腐蚀”等优越的综合性能，被称为21世纪的“新材料之王”。
碳纤维原丝集束在一起，形成性能不同的碳纤维丝束。在国内，每束碳纤维基本处于0.1万根-1.2万根之间的，称为小丝束碳纤维；每束碳纤维根数大于4.8万根(简称48K)的，称为大丝束碳纤维。
“48K大丝束碳纤维直径只有头发丝的1/50，密度不到钢的四分之一，强度却是钢的7倍至9倍。”
黄翔宇告诉中新网，大丝束碳纤维的最大优势，就是在相同生产条件下，可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，并实现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限，让普通百姓都能用得起碳纤维的优质产品。
目前，大丝束碳纤维在交通运输、能源、体育运动、基础设施、工业制造等领域都有着广阔的应用前景。其中既有像钓鱼竿、羽毛球拍这样的体育用品，也涉及飞机部件、轨道交通原材料、车身等高端制造领域，是名副其实的“黑黄金”。
《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》截图。
“黑黄金”长期被国外垄断
《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》显示，2019年大丝束碳纤维占全球碳纤维需求的42.2%；到了2020年，该比例已提升到了48.3%。大丝束碳纤维的市场需求正在迅速扩张。
然而面对加速扩张的市场份额，世界碳纤维的生产却主要集中少数发达国家，技术壁垒森严。
日本是全球最大的碳纤维生产国，其“三巨头”——东丽、东邦、三菱丽阳，占据了全球一半以上的PAN基碳纤维市场份额。日本东丽更是全球碳纤维生产第一大公司，其碳纤维产品覆盖了从小丝束至大丝束全系列范围，并正持续扩大大丝束碳纤维的产能。
在大丝束碳纤维市场，美国赫氏则占据了绝对优势，全球市场份额高达58%。德国西格里、日本三菱丽阳共同占据了40%的市场份额，其余企业只有2%。
资料图：碳纤维无人机。
中国打破技术垄断，实现量产
尽管中国对碳纤维的研究起步较晚，但如今大国外垄断的局面，正被中国龙头企业一步步打破。
上海石化是国内较早研发碳纤维并进行产业化生产的企业。为提高原丝产能并实现大丝束碳纤维的规模化生产，降低大丝束碳纤维的生产成本和使用成本，2021年1月，国内首个48K大丝束碳纤维项目在该公司开工建设。据介绍，该项目投产后将一举改变中国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面。
黄翔宇告诉中新网，中国碳纤维的发展，一开始沿用日本的小丝束碳纤维技术路线，所以整个研究方向是怎么做好小丝束。而大丝束碳纤维的研发思路跟小丝束是不一样的，所要掌握的关键技术也不一样。
“从12K小丝束到48K大丝束，并不是把喷丝口数量从1.2万个放大到4.8万个这么简单，中间要走过一条十分艰难的攻关之路。从12K到48K，生产过程中氧化碳化放热反应的放热量是巨大的增加，而核心技术就是怎么把这个放热量控制住。”他表示。
资料图：中国石化上海石化碳纤维生产车间。
国产“黑黄金”自由，有何意义？
碳纤维技术的发展，关键是在大规模的应用上发挥作用。
中国石化上海石化先进材料创新研究院总经理林生兵向中新网表示，在“碳达峰”“碳中和”背景下，发展风力发电、氢气存储、汽车轻量化等方面，都需要用到碳纤维。如果没有自主研发的大丝束碳纤维，新能源的发展会受到很大影响。
“比如风电叶片，它用的都是大丝束碳纤维。这些大丝束碳纤维目前国内都没有，都是靠国外进口的，不仅成本过高，而且我们的进口还受到控制，这就造成了这些新能源产业面临着‘无米下锅’的局面，影响了产业的健康发展。而掌握自主知识产权，实现大丝束碳纤维国产化，就可以有效解决这个问题。”
生活中，我们很多物品都用到了“黑黄金”，现在你知道了吗？(完)
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