美日主導碳纖維後，中國何時上場？_風聞

大家好，我是觀察者網《科工力量》欄目主播，冬曉。走在大街上，如果有一輛超級跑車，從身邊飛馳而過，往往引起一片驚歎，“好漂亮的超跑，買不起”。這類外形輕便炫酷的汽車，往往大量使用了一種特殊材料，“碳纖維”。可以説，這種材料令超跑廠商達到了痴迷的程度。碳纖維有什麼特殊的性質？各國為何重視這類材料？美日為此產生過哪些私鬥？國內的技術水平又如何呢？這期視頻，我們就來聊聊這些話題。

顏色黑黑、帶點紋理、又輕便牢靠，是公眾對碳纖維的普遍印象。可深入研究其性質，你會發現，它是外柔內剛的“真漢子”。通常而言，碳纖維的直徑在10微米左右，七八根排在一起，才有頭髮絲那麼粗。可它的拉伸強度卻能達到4800兆帕，是鋼的7到9倍。在幾千度的高温下，別的纖維化成灰燼，它卻能絲毫無損。像超跑的駕駛艙，就是碳纖維製成的。這也就是發生車禍的時候，即使車體完全分解，但駕駛艙還保持完整的根本原因。正是因為這種優異的特性，F22、F35等戰鬥機也大量使用了這種材料。

説起來，碳纖維的原料不算稀罕，像聚丙烯腈，就是使用較多的原材料，而且生活中很常見。我們生活中，大多數人身上穿的毛衣，都會用到聚丙烯腈纖維化後的腈綸材料，取代昂貴的天然羊毛。但是，從聚丙烯腈到我們最終看到的碳纖維，卻要經過漫長的複雜工藝流程。相信大家對拉麪的製作過程，並不陌生。醒麪糰，切成條狀之後，要在上面抹油，防止黏連，隨後通過各種花式抻面，在牽引力的作用下，麪條變得越來越細、越來越均勻，強度也越來越高，吃起來越有嚼勁。類似的，聚丙烯腈絲條也要塗上油劑，通過精確控制的牽伸，最終獲得細旦化、高強化的碳纖維原絲。接下來，白色的原絲通過預氧化、碳化等高温連續工藝，顏色從白變黃，再到從黃變黑，如同生麪糰烤制面餅。纖維也變得越來越細，最終形成結構緻密、強度驚人的碳纖維。

有人就問了，既然碳纖維性能這麼優異，怎麼平常生活中並不是見的很多呢？因為這種材料除了工藝複雜、成本偏高外，也有性能缺點。之前聽到過這樣一個段子：用碳纖維做飛機機體，有可能掉個扳手上去，就會砸個坑。比起金屬材料，碳纖維修復性能差，如果出現損壞，就只能整體換新。像汽車，如果大比例使用碳纖維，做車殼和主要承力部件，車重大幅度減輕，油耗會大大降低，車的操縱性能也會很大提高，好處很多。但同時帶來的問題是，成本大幅度提高，很多人都會買不起車。而且碳纖維的部件修復性差，同樣的事故，金屬製的車還能修復，以碳纖維為主的汽車很可能就要報廢了。那為啥跑車都用這種材料。因為跑車如果出事，那不管是什麼材料造的，基本上就沒有什麼修復的價值了。而且，跑車屬於奢侈品，買跑車、玩跑車的人，都是對價格相對來説不那麼敏感的。

大比例使用碳纖維複合材料的，還有民用客機，民用客機最重要的是日常運行的穩定性，機身材料貴一點沒關係。再加上客機通常不會受到外力損傷，所以，碳纖維部件修復性差也不重要，如果發生空難，不管什麼材料，都沒有修復這麼一説了。

美、日早在上個世紀50年代末，就已經開始投入大筆的資金，用於碳纖維研究。他們不僅互相私鬥，還對中國實施禁運。首先，來説説美國。他們的碳纖維研究，還要追溯到愛迪生。1879年，愛迪生髮明瞭以碳纖維為發光體的白熾燈，之後，還註冊了碳纖維燈絲製作技術的專利。不過，用的原材料是天然纖維，沒有結構強力，製成的燈絲容易碎裂、折斷，不耐用，後來被鎢絲取代。碳纖維研究真正的大發展，還得到七十年後，依靠美國國家力量推動。在美蘇冷戰初期，美國空軍需要尋找到能夠耐燒蝕的材料，來製造航天飛機，碳纖維成了選擇項。大量的研究投資，讓科學家找到了提高其性能的辦法，並開始了工業生產。説到這裏，很多人就疑惑了，既然這種材料是美國人發明的，怎麼就又和日本人扯上了關係呢？前面提到碳纖維的原料，它不僅可以用聚丙烯腈，還可以是瀝青等其他物質。可美國過於關注後者。當時身在大洋彼岸的日本，聽到對岸碳纖維技術取得突破，受到啓發，也默默的展開研究，而他們用的原材料恰恰是聚丙烯腈。

在碳纖維領域有句玩笑話，“UCC跌倒，東麗吃飽”，説的是兩家公司，“日本東麗”和“美國化工巨頭聯合碳化物公司UCC”。前者是今天碳纖維產業界老大，然而當初，卻只是個無足輕重的小角色。後者是當時的時代領軍者。70年代，東麗以聚丙烯腈為原料，生產的碳纖維，物美價廉。聯合碳化物公司發現其技術潛力後，與東麗達成了北美市場獨家代理、技術授權的協議。也就是説，你的東西不錯，但要是在美國賣，必須要經過我轉手。可UCC學會技術後，卻想着要在美國市場，徹底取代東麗。就在這個關鍵時刻，印度的發生的一場大事故，幫了東麗個大忙。1984年12月3日，UCC設在印度中央邦 博帕爾市的農藥廠，發生劇毒氰化物氣體泄漏事件，周邊居民死亡上萬，傷殘五十餘萬，是迄今為止人類歷史上，最嚴重的工業事故。儘管，該公司聲稱，是印度員工心懷報復導致的，不是自己的問題，但市場不會跟它客氣，股價崩盤，業務縮水。幾乎是一夜之間，擋在東麗與北美市場之間的阻礙不見了。此時，民航客機市場正處在輕量化的風口，需要大量的碳纖維，減輕機身重量，雙重機遇都掉到了東麗的碗裏，它與波音等公司直接建立業務聯繫，一舉奠定了延續至今的絕對優勢地位。

為了爭奪碳纖維的霸主地位，盟友之間的私鬥戰火，也燒到了中國。在西方國家對華的禁運名單上，碳纖維一直位列其中，限制等級可以與核武器、芯片製造技術相提並論。以美、日為代表的主要生產國，甚至還企圖抓捕任何購買、販賣碳纖維的個人，哪怕只是用來生產高品質的釣魚竿，也不允許。比如説，2017年，日本政府就修訂了《外匯法》，明確規定，在未經允許的情況下，將碳纖維技術出售給外國企業，最高將會被處以10億日元罰款。2013年，一名來自江蘇的商人，被美國國土安全局逮捕，懷疑他是中國間諜，理由是購買了T-800碳纖維。這裏所説的T-800，通俗來説，是對碳纖維強度的描述，當時國內只能生產T-300，不具備更高品質的T-800生產技術。

在國際碳纖維市場，有個非常有意思的現象，在中國不能生產T-800時，美日等國的產能是非常充足的，而且出售的價格非常低。但只允許我們少量購買，禁止批量進口。導致白菜價的產品，在國內賣出高價。為什麼西方國家採取這種奇葩的操作？因為全面封鎖中國，會逼得國內傾盡全力研發碳纖維，然後就會衝擊國際市場。如果全面開放，那麼中國利用性能好的碳纖維，又會在其他領域製作出好產品，超越西方。於是它們最後的做法是，零售可以，批發不行。

在實際應用中，碳纖維成品有大絲束、小絲束兩種概念。通俗點形容，將纖維絲“捻”在一起，按照纖維絲的多少，每束大於48000根（48K）的產品，被界定為大絲束。小於這個數值的，被稱為小絲束。照理説，前者用的纖維絲多，應該價格更貴，可事實卻相反，因為大絲束碳纖維，可以直接使用國內外市場自由流通的民用聚丙烯腈原絲，而小絲束碳纖維，往往需要敏感性極高的特製高性能原絲，不但受到嚴格的技術封鎖，價格上也有數倍的差異。一分價錢一分貨，小絲束碳纖維性能通常要好於大絲束產品，在航空航天等“宇航級”高端應用中，目前仍然是主流。不過，目前在民用領域，無論是汽車也好，風電葉片也好，運用的物理環境，都寬鬆得多，大絲束碳纖維性能已經綽綽有餘。所以，在民用市場，它已經逐步在取代小絲束。

中國碳纖維產業界，已經敏鋭地把握到了大絲束的潮流。今年1月初，上海石化投資新建的碳纖維項目，正式開工。該項目總投資35億元，將建設碳纖維原絲、大絲束碳纖維產線，計劃2024年全部建設完成。引用新華社的權威評價：“這是國內首家突破，被稱為“黑黃金”的48K大絲束碳纖維產業化技術的企業，標誌着我國大絲束碳纖維，從研發試產成功走上規模化生產之路”。日本東麗社長日覺昭廣，曾經在接受媒體採訪時表示：“中國從國家層面推進碳纖維技術，確實對我們公司構成了威脅，但是積累了堅實基礎的日本企業，能夠保持優勢地位”。現在看來，這樣的優勢地位似乎正在被動搖。

事實上，當前的中國碳纖維技術水平，早已非吳下阿蒙。高端碳纖維材料，不但基本實現了國內自用，還能夠在國外市場開疆拓土。2014年烏克蘭危機後，西方國家對俄羅斯實施封鎖，俄羅斯軍用高性能碳纖維出現了明顯供應缺口。在公開報道中，俄國的Umatex等公司實現了國產替代，保障了俄羅斯隱形戰鬥機等高端裝備的順利發展。但在幕後，吉林化纖已經為俄羅斯客户騰出了一條高性能的碳纖維生產線，Umatex公司也頻繁的出現在吉林化纖的客户互動新聞中，此中玄機嘛，你懂的。

展望未來，今天看起來地位萬無一失的東麗等巨頭，似乎又在重蹈面板、光伏等產業的覆轍，在中國企業洶湧的產能、價格競爭中，逐漸放棄低端市場。而中國企業瓜分了低端市場、獲得研發資金後，又怎會任憑這些巨頭在高端市場坐享利潤呢？