6月2日,中国石化上海石化联合上海石油化工研究院,成功攻克湿法T1000级高性能碳纤维关键技术,并实现批量化生产。据悉,该材料可用于航空航天、具身智能、低空经济等高端领域和未来产业,我国造出顶级碳纤维极具战略价值。
单丝直径只有头发十分之一,却能拉动10吨卡车
碳纤维性能优越,被称为“新材料之王”“黑黄金”,密度不到钢的四分之一,强度却是钢的7至9倍,还具有耐腐蚀的特性。
此次研发量产的T1000级高性能碳纤维,每束碳纤维由12000根单丝组成,单丝直径相当于头发丝直径的十分之一,却蕴藏着优异的力学性能,而单股丝束拉伸强度超过6.5吉帕、拉伸模量超过300吉帕,相当于能拉动一辆重约10吨的中型卡车。
此外,T1000级高性能碳纤维采用湿法工艺制备,采用此工艺生产的碳纤维表面活性更高,与树脂基体的结合力更强,适合制造高性能复合材料构件,能与国内其他企业的干喷湿纺工艺形成优势互补。
三大赛道展现应用潜力,新材料助力产业升级
在航空航天领域,高性能碳纤维可用作大飞机、战斗机、人造卫星等飞行器的减重关键材料。据测算,卫星每减重1千克,可间接减少发射系统500千克燃料。高性能碳纤维技术的突破,将有效降低飞行器自重,提升飞行器载荷与续航能力,并大幅降低相关成本。
在具身智能领域,高性能碳纤维能让机器人更“好用”。传统金属材料在高频次行走、抓取、跳跃等动态作业中容易疲劳断裂或变形失效,高性能碳纤维强度高、形变小、抗疲劳性能优异,在具身智能领域应用优势明显:一是能让机器人更轻,提升其续航和灵活性;二是能帮助机器人适应行走、跳跃、出拳等高强度动态作业;三是能支撑机器人完成精密动作,满足工业装配、医疗护理等高精度场景需求。
此外,高性能碳纤维的应用,也能促进新能源汽车产业发展。一是能缓解新能源汽车的续航焦虑。当前电池能量密度的提升正遭遇物理极限,从材料端“让车身减重”成为破局关键。高性能碳纤维可用于制造车身承力构件、动力电池壳体、底盘与承载件等,能减少整车重量,给电池、智能驾驶系统等模块留足空间。二是能让汽车更安全。据了解,碳纤维不仅能赋予汽车优异的抗冲击性和结构强度,而且在碰撞时不会像金属那样产生锋利的碎片,能有效减少对车内人员的伤害,能推动新能源汽车向更轻、更安全、更长续航方向发展。
冲破国际技术封锁,国产碳纤维产业实现跨越式崛起
长期以来,高性能碳纤维被众多国家视为敏感技术材料,我国产业发展曾长期遭遇严苛的技术封锁与出口管制。
我国虽从20世纪60年代就开始着手碳纤维研发,但因技术门槛高、投入大,始终停留在中低端领域,高端T800、T1000原材料高度依赖进口,进口单价居高不下,严重掣肘国产大飞机、新一代飞行器等装备研发落地。
国产湿法T1000级高性能碳纤维的顺利量产,是我国碳纤维产业从受制于人到自主自强的标志性成果,是我国碳纤维产业整体崛起的生动缩影。
据中国化学纤维工业协会统计,“十四五”期间我国碳纤维产量保持超30%的年均增速,目前我国碳纤维产能占世界总产能约50%,稳居全球第一,已形成覆盖基础研究、技术研发、规模化生产到下游应用的完整产业体系。
数据显示,2025年我国碳纤维总产量约9万吨,碳纤维出口2092.7吨。从国内需求量看,2025年我国的碳纤维国产化率超92%,而10年前,这一数据只有13.4%。十年实现跨越式蜕变,我国已彻底扭转高端碳纤维材料被海外垄断的被动局面。
今年3月,中国建材集团自主研发的T1200级超高强度碳纤维也已完成全球首发,国产高端碳纤维逐步迈入全球技术领跑序列。
我国碳纤维产业的逆袭之路,正是国内新材料产业攻坚克难、实现科技自立自强的生动缩影。未来,更多“中国制造”的顶尖材料,将支撑起中国制造业的高质量发展,为国家科技自立自强筑牢根基。 |