資料來源：中國科學院山西煤炭化學研究所

1月中旬，山西大同的氣溫已降至零下10攝氏度以下，寒風刺骨，但記者感受到的是另一番火熱。

云岡經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的一間廠房內，剛投產(chǎn)的年產(chǎn)200噸T1000高端碳纖維產(chǎn)線持續(xù)運轉中。一束束銀白色的碳纖維原絲在精密設備中穿梭，經(jīng)過氧化、碳化等工序，最終變成烏黑發(fā)亮的高性能碳纖維。

碳纖維是一種輕質高強材料，被譽為“黑色黃金”，在航空、航天、工業(yè)制造等領域不可或缺。

曾經(jīng)，面對技術封鎖和產(chǎn)品禁運，我國高端領域使用碳纖維陷入“斷糧”境地，不少重要尖端裝備“無米下炊”。

在師昌緒院士呼吁下，我國開始高度重視碳纖維國產(chǎn)化研究，并啟動863計劃項目。其中，T300宇航級碳纖維量產(chǎn)任務主要由中國科學院山西煤炭化學研究所（以下簡稱“山西煤化所”）承擔。

此后，從T300到T1000，從實驗室樣品到工廠噸級量產(chǎn)，一路披荊斬棘，山西煤化所用20年時間走通了這條高端碳纖維的國產(chǎn)化之路。

破局——

與時間賽跑，3年實現(xiàn)T300宇航級碳纖維量產(chǎn)

2005年春季的一天，北京郊區(qū)的寬溝會議中心，山西煤化所時任所長孫予罕接到了一個“不可能完成的任務”——必須在2008年6月30日前實現(xiàn)T300宇航級碳纖維量產(chǎn)。

“T300”是日本東麗公司研發(fā)的碳纖維牌號，“T”代表拉伸強度，后面的數(shù)字越大，碳纖維的力學性能指標就越高。

日本東麗T300從實驗室到實現(xiàn)量產(chǎn)用了15年，而中國要用3年實現(xiàn)，有可能嗎？沒有任何經(jīng)驗可循，完全從零起步，所有人心里都沒底。

當時，山西煤化所在高性能碳纖維研制方面已有30多年的積累，是中國科學院最早研究碳纖維的研究所之一。盡管如此，T300碳纖維對所里而言仍處于“有樣品無產(chǎn)品”狀態(tài)。

“制備幾根絲沒問題，但是要批量生產(chǎn)，還要滿足極其苛刻的指標要求，很難?！鄙轿髅夯芯繂T呂春祥回憶，“坦白說，大家當時連‘宇航級’包含哪些性能指標都不是十分清楚?！?/p>

使命在肩，唯有前行。

經(jīng)過迅速研判，孫予罕團隊做了個大膽的決定：不跟日美走“連續(xù)聚合法”的老路。那種工藝像一條沒有岔路的高速路，一旦出錯，整條線都得停擺排查。最終，團隊選擇了“間歇聚合法”，像走臺階，一步錯了立刻調整，哪怕多走幾步，至少能看清方向。但這也意味著要面對“參數(shù)迷宮”——溫度差1攝氏度、壓力多0.1兆帕，都會讓碳纖維斷絲。

頂著巨大壓力，團隊成員們一頭扎進實驗室，支起行軍床?！懊刻煲涗浬习俳M數(shù)據(jù)，再把錯誤參數(shù)一個個劃掉?！庇欣涎芯繂T回憶，“最苦的時候，一天做20次實驗，手指泡在化學藥劑里脫皮，半夜驚醒都在想‘是不是紡絲速度沒調好’?！?/p>

與此同時，在太原小店中試基地，原絲工程化試驗線建設也在展開。

這場攻堅戰(zhàn)并非孤軍奮戰(zhàn)。中國科學院統(tǒng)籌協(xié)調多家院屬單位協(xié)同發(fā)力：化學研究所研制油劑，上海有機化學研究所、長春應用化學研究所承擔上漿劑研制工作。

在大家共同努力下，一個個節(jié)點任務如期完成。

2007年6月，T300碳纖維中試取得階段性成果。

2007年9月底，規(guī)模和產(chǎn)能更大的原絲線和氧化碳化產(chǎn)線在江蘇揚州建成。

…………

2008年6月30日，國家要求的最后期限，江蘇揚州產(chǎn)線車間里，第一卷穩(wěn)定量產(chǎn)的T300宇航級碳纖維緩緩卷出。自此，我國也成為繼日本、美國之后第三個可以自主生產(chǎn)宇航級碳纖維的國家。

那天，沒有任何慶祝。大家只是把材料樣本小心翼翼包好，連夜送往北京——每個人深知，這只是開始。

此后，在全行業(yè)共同努力下，我國高性能碳纖維技術接連取得突破，T700、T800等牌號的碳纖維逐步實現(xiàn)突破和量產(chǎn)。

攀高——

新一代自主化技術研發(fā)要大步向前，決不能退縮

在國家政策與產(chǎn)業(yè)計劃的支持下，我國高性能碳纖維生產(chǎn)工藝技術、裝備技術及應用等取得了較大進展，但碳纖維行業(yè)相關技術水平總體上仍然落后于美、日等發(fā)達國家，關鍵領域碳纖維尚未實現(xiàn)單線數(shù)百噸級的穩(wěn)定化生產(chǎn)。

“要滿足高端裝備用碳纖維及其復合材料全面自主保障需求，必須突破高強碳纖維低成本規(guī)?；a(chǎn)技術、高強中模碳纖維及高強高模碳纖維穩(wěn)定化生產(chǎn)技術?！鄙轿髅夯彼L、項目負責人張壽春說。

碳纖維領域真正的“珠峰”是T1000及其以上級別的高性能碳纖維。這種能承載約200公斤載荷的超細纖維，拉伸強度超6600兆帕，對國之重器至關重要。

于是，瞄準這座更高的“山峰”，張壽春帶領山西煤化所團隊開始新的征程。

T1000高性能碳纖維的制造工藝叫做干噴濕紡，業(yè)內稱之為“分水嶺工藝”，也是國外封鎖最嚴密的核心技術之一。

“簡單說，干噴濕紡就是把高分子膠液從噴絲板擠出來，讓液態(tài)細流在空氣中‘飛’幾毫米，再進凝固浴?！睆垑鄞赫f。

別小瞧這幾毫米，可難倒了無數(shù)工程師：大型設備噴絲板上密布成千上萬個微米級微孔，高壓流體高速噴涌，相當于數(shù)萬根細流同時穿過空氣層，不能有一絲抖動。工業(yè)環(huán)境中，機器震動、空調氣流、液面波動等都可能導致細絲斷裂。一根絲出問題就會影響周圍成百上千根，造成原材料批量報廢。

依然是沒有任何參數(shù)可參考，從零起步。

“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)要大步向前，決不能退縮?！睆垑鄞赫f。

在一次研究討論中，團隊成員突然來了靈感?！斑@干噴濕紡工藝的過程不就類似咱們山西常吃的饸饹面的做法嗎？把饸饹床往鍋上一架，把和好的面放進去擠壓。面和得軟硬不一樣，做出來的口感就不一樣。咱們就想想怎么把面和得軟硬適中，不容易往篩板上粘?！?/p>

絞盡腦汁進行研究方案設計與論證，專家和組員一次又一次研討交流，思路不斷完善、技術不斷迭代，3年多時間里，無數(shù)日夜堅守與失敗嘗試后，團隊終于成功自主研發(fā)出干噴濕紡工藝，并實現(xiàn)了T1000的實驗室制備。

融合——

零下20攝氏度的車間里，“撕破”最后一道封鎖線

新的難題又隨之而來：實驗室樣品與工業(yè)化量產(chǎn)之間，橫亙著一條工程化鴻溝，僅憑一家之力難以跨越。

就在這時，山西華陽集團成為重要合作伙伴。山西華陽集團前身為山西陽泉煤業(yè)，曾躋身世界500強，擁有全國最大無煙煤生產(chǎn)基地。

作為老牌國企，華陽集團正在積極進行轉型探索，進軍高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)成為新的方向。

“我們的核心優(yōu)勢是擁有比較完善的煤化工產(chǎn)業(yè)鏈和生產(chǎn)管理經(jīng)驗?！鄙轿魅A陽碳材科技有限公司副總經(jīng)理劉勛說。

一邊是有資金、懂工程卻需要核心技術注入的企業(yè)，一邊是有技術卻缺產(chǎn)業(yè)化能力的科研團隊，雙方一拍即合。

2022年，大同市政府、山西華陽集團、山西煤化所共同簽訂協(xié)議，在大同共建高性能碳纖維生產(chǎn)基地。

2024年，項目正式邁入施工建設階段。張壽春團隊、華陽集團工程師團隊組成聯(lián)合團隊，第一時間進駐大同基地。恰逢寒冬，車間溫度零下20攝氏度，設備凍得漏油，他們裹著軍大衣安裝設備和調試參數(shù)，一守就是數(shù)月。

產(chǎn)業(yè)化過程充滿挑戰(zhàn)。

最險的一次，噴絲板剛換上，上千根絲突然集體斷裂。團隊排查3天，發(fā)現(xiàn)是管道坡度差了0.5度，導致膠液流動不均?！熬拖裼梦芎饶滩?，角度不對就吸不上來。”張壽春說。

2025年11月，大同基地的T1000高性能碳纖維實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。當?shù)谝痪聿牧舷戮€時，華陽的老工人摸著絲卷，心情激動。

一條200噸/年的T1000產(chǎn)線，從動工到竣工僅用了17個月。速度背后，是堅持產(chǎn)學研用一體化推進路徑與“政企研”協(xié)同創(chuàng)新模式的助力。

張壽春說：“通過緊密合作，科研人員和企業(yè)人員形成了高效的工作團隊，共同克服了產(chǎn)線建設過程中的各種困難，確保了項目順利推進?！?/p>

山西煤化所高級工程師王飛是碳材項目的現(xiàn)場負責人，2024年9月進駐現(xiàn)場后，他就一直奮戰(zhàn)在一線?！懊刻煜挛?點左右，我們都要在現(xiàn)場開個碰頭會，包括設備廠家人員和企業(yè)技術人員。會上，大家報告各車間的進展、安裝進度、施工難度等，遇到什么問題就一起討論，及時解決?！?/p>

有時也會產(chǎn)生分歧。比如，在對溫度壓力的控制方面?？蒲腥藛T對精度的要求往往非常高，需要控制在0.2度就必須是0.2度，而有些企業(yè)人員對此卻不太能理解：“為什么非得那么精確，差一兩度不可以嗎？”

“經(jīng)過溝通磨合，大家的認識最終達成一致，合作也越來越默契與順暢。”王飛說。

參與了從T300到T1000高性能碳纖維的研發(fā)過程，張壽春也有不少思考。“下一代產(chǎn)品一定得提前布局。碳纖維從基礎研究到產(chǎn)業(yè)化整個流程很長，想要在一兩年就有一個大的飛躍提升是很難的?！?/p>

未來幾個月內，項目將完成生產(chǎn)線所有設備的調試優(yōu)化工作。這里將成為國內高端碳纖維材料的重要生產(chǎn)基地，并有望為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供國產(chǎn)關鍵原材料支撐。

“這場與時間的角逐，我們仍在路上?！睆垑鄞赫f。