碳纖維用“新”托舉未來 我國新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展新階段

　　近年來，一批蓬勃發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)正在成長為構(gòu)筑現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的新支柱。其中，作為先進(jìn)制造業(yè)的“底盤技術(shù)”，新材料是支撐高端裝備和重大工程不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　據(jù)測算，今年1—9月，新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值超過5萬億元，保持兩位數(shù)增長。加速爆發(fā)的新材料究竟“新”在何處？和傳統(tǒng)材料相比，又有怎樣的過人之處？今天我們就一起走近“新材料之王”——碳纖維。

　　賽場上，它助力運(yùn)動(dòng)員刷新紀(jì)錄；生活中，它讓輕裝上陣成為習(xí)慣；太空里，它向金屬材料發(fā)起凌厲沖擊。它就是碳纖維，一束筷子粗的T1000級(jí)碳纖維，足以拉動(dòng)兩架C919國產(chǎn)大飛機(jī)。世界上具備碳纖維研發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)能力的國家屈指可數(shù)，中國便是其中之一。

　　2021年，我國首次成為全球最大的碳纖維生產(chǎn)國，2022年，國產(chǎn)碳纖維用量首次超越進(jìn)口量。今年5月，全球單體最大年產(chǎn)2.5萬噸高性能碳纖維項(xiàng)目在西寧全面投產(chǎn)，隨著國產(chǎn)化碳纖維大規(guī)模生產(chǎn)，曾經(jīng)被進(jìn)口限制推高的價(jià)格應(yīng)聲回落，受限于成本的需求大量釋放。

　　總臺(tái)央視記者 易揚(yáng)：像滑雪場一樣開闊的這片區(qū)域是一支海上風(fēng)電葉片的內(nèi)腔，這支葉片的長度達(dá)到了123米，而懸在空中的是正在吊裝的主梁，它主要由碳纖維制造而成，它在葉片當(dāng)中的作用相當(dāng)于人的脊梁。

　　一支葉片的碳纖維用量大約在10噸左右，碳梁占風(fēng)機(jī)葉片重量的五分之一，成本則占到三分之一以上。

　　總臺(tái)央視記者 易揚(yáng)：這里就是碳梁的生產(chǎn)車間，鋪在巨大的風(fēng)機(jī)葉片中，像海苔片一樣薄薄一層的碳梁，實(shí)際上最厚的地方是由十幾層的碳板組成。我手中拿起的這塊碳板大約是一千克重，它的碳纖維含量占到70%以上，在今年以前，這里一直使用的是進(jìn)口碳纖維，這樣一塊碳板的價(jià)格在150元左右。從今年起，這里開始使用國產(chǎn)碳纖維，這樣一塊碳板的成本就下降了一半。

　　成本降低讓企業(yè)有了更多選擇，產(chǎn)品也有了更多可能。

　　中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司研發(fā)總監(jiān) 李成良：我們現(xiàn)在量產(chǎn)的120米級(jí)的海上風(fēng)電葉片已經(jīng)是全球最長的葉片，限制葉片長度進(jìn)一步增加的主要因素就是它的重量，現(xiàn)在這個(gè)葉片采用的是普通模量的碳纖維，如果我們采用更高性能的碳纖維，可以使得葉片的重量進(jìn)一步減輕，我們的葉片將來有可能做到更長。

　　對(duì)于日后碳纖維的供應(yīng)和價(jià)格，李成良從上游供應(yīng)商那里得到了信心。

　　即便風(fēng)電葉片已經(jīng)是碳纖維用量最大的行業(yè)之一，但目前碳纖維也只用在了海上風(fēng)電葉片的主梁上，李成良的團(tuán)隊(duì)正在計(jì)劃將更高性能的碳纖維用到更多關(guān)鍵部件中，并嘗試在陸地葉片上使用碳纖維，而陸地風(fēng)電葉片的市場規(guī)模大約是海上的十倍。

　　用得起碳纖維的行業(yè)越來越多，用得上碳纖維的市場也在加速形成。在“雙碳”戰(zhàn)略的推動(dòng)下，氫能作為未來國家能源體系的重要組成部分，吸引了一批未來產(chǎn)業(yè)的布局，儲(chǔ)運(yùn)就是亟待破解的難題。

　　總臺(tái)央視記者 易揚(yáng)：正在纏繞碳纖維的這只儲(chǔ)氫瓶用于加氫站之間的氫氣轉(zhuǎn)運(yùn)，相比傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫鋼瓶，它中間包裹的這只鋼瓶內(nèi)膽的厚度可以從兩厘米下降到一厘米，在同樣重量的情況下可以多運(yùn)30%的氫氣。

　　用更輕便的容器儲(chǔ)存更多的氫氣是行業(yè)的發(fā)展方向，也是碳纖維可以大顯身手的地方。這條今年剛?cè)〉弥圃煸S可的產(chǎn)品批量生產(chǎn)線，目前正與車企聯(lián)合開發(fā)氫燃料電池乘用車所需的儲(chǔ)氫瓶。

　　這只63升的儲(chǔ)氫瓶可以存下相當(dāng)于它體積500倍的氫氣，儲(chǔ)氫瓶內(nèi)壁則處于70MPa的高壓狀態(tài)。

　　無論是從0到1的突破，還是從1到100的深耕，以碳纖維為代表的新材料，不斷通過技術(shù)創(chuàng)新撬動(dòng)產(chǎn)品升級(jí)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)躍遷。

　　集聚資源協(xié)同創(chuàng)新 我國新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展新階段

　　作為新型材料領(lǐng)域的明星，碳纖維只是新材料飛速發(fā)展的一個(gè)縮影。數(shù)據(jù)顯示，2022年我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約6.8萬億元，較2012年增長了近6倍，年均復(fù)合增長率超過20%。

　　多項(xiàng)關(guān)鍵新材料取得突破性進(jìn)展的背后，離不開科技創(chuàng)新的力量，而新材料的發(fā)展又進(jìn)一步支撐了新技術(shù)的進(jìn)步，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，新材料還將如何發(fā)力？來看記者對(duì)國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任、中國工程院院士干勇的專訪。

　　國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任 中國工程院院士 干勇：中國新材料這兩年在爆發(fā)性地變化和增長，中國現(xiàn)在用了全世界60%—70%的鈦合金，產(chǎn)能還要大。碳纖維也不得了，中國這兩年就增加了4萬—5萬噸，真是難以想象，這種重要材料就過關(guān)了。

　　干勇告訴記者，一代材料決定一代技術(shù)，新材料是一個(gè)底盤技術(shù)，同時(shí)更是一個(gè)先行技術(shù)。近年來，正是在關(guān)鍵材料上的一個(gè)個(gè)突破，有力支撐了我國軌道交通、載人航天、能源工程、電子信息、生物技術(shù)等新一代技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)形成了有力推動(dòng)。

　　國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任 中國工程院院士 干勇：比如新的鋼鐵材料、特種合金材料，我們見證了全世界最長的4.2萬公里的高鐵，還有新材料發(fā)展推動(dòng)了新能源汽車在全世界引領(lǐng)整個(gè)技術(shù)發(fā)展。信息材料也是，特別是化合物半導(dǎo)體，我們已經(jīng)突破了很多，所以這些材料的支撐，對(duì)制造強(qiáng)國在高質(zhì)量發(fā)展中進(jìn)入高質(zhì)量階段已經(jīng)打下了比較好的基礎(chǔ)。

　　目前，我國新材料產(chǎn)業(yè)面臨重大戰(zhàn)略需求，進(jìn)入發(fā)展關(guān)鍵窗口期。以納米材料、碳基材料、涂層材料、先進(jìn)纖維材料、第三代第四代半導(dǎo)體等先進(jìn)新材料為代表的關(guān)鍵核心領(lǐng)域，正成為全球未來競爭的焦點(diǎn)。

　　國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任 中國工程院院士 干勇：特別是在集成電路14納米、22納米以下，甚至到7納米（以下），這方面一些材料我們要跟上。在前沿材料的布局上，很重要的一種材料就是信息新材料，它是國家整體算力底座的能力與未來人工智能時(shí)代的國力之爭。所以，現(xiàn)在量子通信、量子顯示、量子計(jì)算、量子檢測都在布局，包括未來6G材料、信息的存儲(chǔ)材料等等。那么這樣，實(shí)際上對(duì)未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也提供了基礎(chǔ)。

　　近年來，在新材料領(lǐng)域，全球競爭越來越激烈。干勇認(rèn)為，通過國家重大專項(xiàng)集聚創(chuàng)新資源，打造多主體、全鏈條、系統(tǒng)化的新材料體系，可以實(shí)現(xiàn)從材料大國向材料強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。目前，我國新材料領(lǐng)域的專業(yè)技能人才數(shù)量位居世界第一，其中，中科院和工程院院士200多名，材料科技人才超過115萬人，新材料的全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室超過60個(gè)，近期啟動(dòng)的新材料重大專項(xiàng)逐步實(shí)施，這些都將成為全面推動(dòng)我國新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的支撐。

　　國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任 中國工程院院士 干勇：形成若干長久穩(wěn)定的高水平的研發(fā)平臺(tái)，去全面推動(dòng)中國新材料向高端發(fā)展。我感覺在新質(zhì)生產(chǎn)力的新階段下，新材料會(huì)進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，而且有些材料由于巨大（需求），通過超大市場的拖動(dòng)，發(fā)展速度會(huì)超越常規(guī)，我們自主國產(chǎn)化的材料品種就越來越多，在高端材料上的突破能力就越來越強(qiáng)。

　　轉(zhuǎn)自：央視網(wǎng)

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