【中国科学报】中国碳纤维的生力军

碳纤维是一种纤维状碳材料，呈黑色，质坚硬，是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢耐腐蚀、比耐热钢耐高温，又能导电，具有电学、热学和力学等综合优异性能的新型材料，因其制造技术难度大、实用价值高，被业界誉为“黑色黄金”。它能够广泛应用于航空、航天、能源、交通、军用装备等众多领域，是国防军工和民用生产生活的重要材料。

全球碳纤维核心技术一直被牢牢掌控在日本、美国等少数发达国家手中，他们始终保持对中国碳纤维行业严格的技术封锁。为了突破这一封锁，在国家发展和改革委的鼎力支持下，由中科院山西煤炭化学研究所牵头的碳纤维制备技术国家工程实验室于2009年获批建立。

科学、技术和工程的有机结合

“碳纤维制备技术国家工程实验室以增强我国碳纤维制备技术的自主创新能力，突破核心技术，提升产业竞争力为目标，以该领域技术的重大科研成果进一步研究开发和产业化为任务，以市场为导向，围绕新材料产业的发展需要，开展相关产业关键技术攻关，提高碳纤维制备技术领域的自主创新能力。”实验室主任吕春祥告诉记者。

碳纤维制备技术国家工程实验室依托在中科院山西煤化所建设，中科院宁波材料所、化学所、上海有机所为共建单位。实验室实行理事会领导下的实验室主任负责制，理事长单位为中科院山西煤化所。

“在国家专项经费支撑下，通过基础研究、工程化研究、工业化示范到产业应用的全过程研究，形成具有自主知识产权的原创技术，实现了基础研究、高技术攻关、工程化和产业化技术的系统性和集成性。”吕春祥说。

实验室瞄准的是国家重大战略和国民经济需求，针对的是碳纤维产业发展中的瓶颈技术。“我们通过集中中科院内外的相关领域的优势力量，构建国家层面的完整的聚丙烯腈碳纤维关键技术攻关、工程化研究和产业化应用支撑平台，开发具有国际先进水平的工艺、装备和配套材料的系列化碳纤维制备技术，建立碳纤维工艺规范、表征手段和技术标准，提高我国聚丙烯腈碳纤维领域的自主创新和技术集成能力。”与此同时，实验室还要建立碳纤维领域产学研的结合机制，与产业部门紧密结合，引领和带动高性能碳纤维开发和应用顺利进行。

2010年，碳纤维制备技术国家工程实验室组织召开了第一届技术委员会第一次会议，技术委员会名誉主任、资深两院院士师昌绪先生，技术委员会主任才鸿年院士等多名国内碳纤维专家参加了会议，对实验室的发展提出了重要的建议和意见。在这次会议中，原中科院副院长施尔畏语重心长地说：“要充分利用碳纤维制备技术工程实验室平台，做好碳纤维研发工作；要静下心来持之以恒地把科学、技术和工程基础有机结合起来，以占领碳纤维技术高地，使工程实验室真正成为中国碳纤维的生力军；要把与用户结合放在首位，以应用推动研究；要结合国家有关规划形成系统布局，抓住机遇，不图虚名，走出一条工程实验室发展的路子来。”

占领碳纤维技术高地

近几年来，碳纤维制备技术国家工程实验室围绕航空、航天、能源、交通等领域的重大战略任务与重点工程对碳纤维复合材料的迫切需求，建立碳纤维制备工程化技术平台，开展丙烯腈聚合、原丝纺制、氧化碳化后处理等工程化技术研究，研制了聚合反应器、纺丝专业设备、氧化炉、高温炭化炉、石墨化炉等关键设备，开发自主知识产权的碳纤维制备工艺和配套材料并形成成套技术和应用评价体系。

2009年，由该实验室的中试基地—中科院山西煤化所扬州碳纤维工程技术中心研发生产的宇航级T300碳纤维实现工艺定型和稳定供货，这一技术突破了日本、美国等发达国家的技术与市场垄断壁垒，实现了尖端领域碳纤维的国产化保障，满足了国家重大需求。此后，实验室又相继突破了T700、T800碳纤维产业化技术，为国家尖端领域重要装备的研究和生产发挥了重要的作用。高性能碳纤维的稳定量产和新产品的不断研发，将会极大地促进国产碳纤维及复合材料领域的发展，促进新材料领域产业的升级，同时也为我国国防军工事业的发展作出了有益探索。

“碳纤维制备技术国家工程实验室抓住国家将新材料产业作为战略性先导产业的契机，采用先进技术建设高性能碳纤维项目，加快高性能聚丙烯腈基碳纤维项目的建设，推动高性能碳纤维及其复合材料工业化技术和产品的发展。”吕春祥介绍，实验室技术先后支持中科院山西煤化所扬州碳纤维工程技术中心、河南永煤碳纤维有限公司、常州中简科技发展有限公司、山西钢科碳材料有限公司、浙江泰先新材料股份有限公司等单位建设了T300、T700、T800碳纤维工程化研究平台和产业化基地，提升了我国在碳纤维领域的自主创新和技术集成能力，对满足关键领域用碳纤维的国产化应用，抵御国外的封锁，具有重要的意义。

碳纤维制备技术国家工程实验室产业化基地的建设，得到了各级领导的高度关注，江泽民、李长春、王刚、万钢等党和国家领导人先后视察了扬州碳纤维工程技术中心、河南永煤碳纤维有限公司，对碳纤维国产化工作给予高度评价。

碳纤维制备技术国家工程实验室建成以来，取得了丰硕的成果，先后获得了中国科学院杰出科技成就奖、山西省科技进步奖一等奖、国家国防科工局创新团队奖、国家科技进步奖二等奖等奖励，申请专利40余项，已授权28项，在国内外期刊发表研究论文60余篇。碳纤维制备技术国家工程实验室已成为碳纤维技术研发基地、产业化技术支撑基地、碳纤维人才培养基地。

（原载于《中国科学报》 2016-08-08 第6版 院所)