全球仅4家企业能造的“黑黄金”PRO，正在走进“寻常百姓家”

在今年的

第28届中国国际复材展上，

一个新产品的展台前人头攒动，

来自全球的参观者在此驻足。

第25届中国国际工业博览会期间，沙特工业与矿产部部长班达尔·胡莱夫（Bandar Al-Khorayef）参观中国石化上海石化展台时了解碳纤维材料在风能发电、储能设备及体育休闲用品等方面的具体应用案例。

这里是中国石化上海石化自主研发的

60K大丝束碳纤维新产品展台，

该产品是国内首创，

有效填补了国内市场空白，

性能更是达到了国际领先水平！

啥是碳纤维？啥叫大丝束？

这玩意儿谁研究的？

看不懂？没关系，

今天小新就带大家走近“新材料之王”

——碳纤维，和它的来时路。

材料界的“新晋顶流”

和它的庞大“家族”

说到碳，

我们首先想到的

由碳原子组成的物质，

可能是非软即脆的石墨，

也可能是无坚不摧的金刚石，

但不管哪一种，

都与“纤维”所去甚远。

近几年，碳纤维可谓是

材料界的“新晋顶流”，

江湖人称“黑黄金”。

它比重不到钢的1/4，

强度却是钢的7至9倍，

且耐腐蚀、抗形变能力强，

可以应用于风能、太阳能、

高铁动车、飞机部件等工业领域，

也可以变成你身边的生活用品。

当然，碳纤维拥有一个

很庞大的“家族”。

就像手机产品有多种型号，

碳纤维也有“逐级进阶”的分类，

划分标准是——丝束，

意思就是，

一束里面含多少根碳纤维单丝，

主要可以分为

小丝束和大丝束两类。

科普一下

小丝束：碳纤维丝束规格低于24K，单丝数量在1000根～24000根之间，包括1K、3K、6K、12K、24K等。小丝束碳纤维生产工艺难度大、性能优异、价格和成本较高、产量较低。小丝束的碳纤维产品主要应用于国防军工如飞机、导弹、火箭、卫星等高科技领域，以及体育休闲用品，比如渔具、高尔夫球杆、网球拍等。

大丝束：碳纤维丝束规格达到或超过48K，单丝数量超过48000根，包括48K、60K等，主要应用于工业，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等领域。大丝束碳纤维最大的优势是在相同的生产条件下，大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能且生产低成本化，打破了碳纤维高昂价格带来的应用局限。

可能有朋友会问了

丝束越大，就越厉害吗？

也不能这么武断。

碳纤维的发展是从小丝束起步，

再慢慢发展到大丝束，

大丝束和小丝束

有各自的应用领域。

大丝束碳纤维的制造成本相对较低，

又称“工业级”碳纤维，

受下游风电与汽车轻量化等需求带动，

生产应用前景广阔。

而小丝束工艺难度大，

更多应用在航空等高科技领域。

除了按照大小丝束分类，

碳纤维还可以被划分为

通用型碳纤维和高性能碳纤维。

这是一种根据性能、成本、市场

和应用导向进行的划分。

科普一下

通用型碳纤维：生产工艺相对成熟，成本相对较低，以满足基本强度要求为主要目标，主要指T300级的碳纤维，其拉伸强度大约在3530MPa，拉伸模量大约在230GPa。通用碳纤维主要应用于民用工业领域，追求性价比和轻量化效果的场景，如鱼竿、自行车架、羽毛球拍、风机叶片、建筑补强、无人机机架等。

高性能碳纤维：需超高纯度原丝、更高碳化温度（石墨化），工艺复杂，成本高昂，泛指性能显著优于T300级的碳纤维，主要包括高强型（T700，T800，T1000）、高模型（M40J，M50J，M60J）、高强高模型（M55J，M65J）。高性能碳纤维主要应用于高端航空航天、顶尖科技领域，追求极致的减重和性能提升，如飞机主承力结构（机翼、机身）、方向舵、高端竞赛级自行车、精密仪器设备等。

2022年12月，中建八局采用上海石化48K大丝束碳纤维筋研发的碳纤维吊杆成功应用于青岛海口路跨风河大桥。该项目是我国首个应用大丝束碳纤维索锚体系的桥梁工程。据了解，该桥总长377米，主桥为独塔斜拉—连续梁协作体系，大桥副拱12根吊杆均为碳纤维吊杆。

截至目前，

中国石化已拥有

24K、48K、60K等不同丝束规格

近20种型号的

碳纤维产品生产能力，

形成了“通用型+高性能”

“大丝束+小丝束”产品全谱系，

助力我国碳纤维产业链

实现自主可控。

60K的大丝束

是如何“炼”成的？

别看60K大丝束碳纤维

在展会上大放异彩，

我国碳纤维背后的研发之路

却无比艰辛。

碳纤维有着森严的技术壁垒，

它的技术核心

曾一度被日本、美国等少数发达国家

掌握并封锁。

中国石化经过20年攻关，

终于成为国内第一家、全球第四家

掌握大丝束碳纤维技术的企业。

2007年，

为了突破“卡脖子”技术，

中国石化响应国家号召

决策部署PAN（聚丙烯腈）基碳纤维

的研发和产业化攻关工作。

上海石化协同国内

数十家科研院所、高校、企业，

在没有经验可循的条件下，

一步一个脚印进行技术攻关。

2008年11月

建成小丝束碳纤维中试装置。

2009年3月

成功研制出12K原丝。

2012年9月，

自主技术建设的

500吨/年小丝束碳纤维装置

率先投产。

2018年3月8日，

在小丝束碳纤维装置上

试制成功了国内首批

48K大丝束碳纤维。

2022年2月4日，

上海石化碳纤维复合材料制成的

火炬“飞扬”

惊艳北京冬奥会。

2022年10月，

在中国石化上海石化，

我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程

第一套国产线产出合格产品，

意味着我国大丝束碳纤维

走向了低成本化的规模生产。

今年9月17日，

“碳纤维家族”再度壮大，

60K大丝束碳纤维新产品

正式与大众见面。

20年磨一剑，

研发者们的目标

是以国产碳纤维代替进口，

让更多高端新材料

走进“寻常百姓家”。

机遇与挑战并存：

中国的碳纤维产业何去何从？

近年来，

中国的碳纤维产业发展迅速，

我国已成为全球重要的

碳纤维生产国和消费国。

2024年，

国内碳纤维产能约13.55万吨，

预计2025年产能超15万吨，

全球占比显著提升，

但结构性过剩问题依然存在，

中低端产能过剩，

高端产能仍不足。

在技术进展方面，

小丝束碳纤维T700、

T800级已规模化生产。

T1000级、M55J级以上

高强高模产品已有突破，

预计在2025—2030年

逐步实现国产化。

大丝束碳纤维通用级

已实现规模化生产，

T700高性能大丝束碳纤维实现突破，

工业化达到国际先进水平。

然而，

国内市场面临的挑战

也十分明显，

主要是核心技术有待突破。

在高性能原丝、高纯度试剂、高端树脂、

稳定化生产工艺等方面，

我们与国际最先进水平尚有差距。

没有火眼金睛，

如何鉴别碳纤维“真假”？

如今，

市场上的碳纤维鱼龙混杂，

经常有朋友会问，

要如何辨别我买到了碳纤维“真货”？

这个问题还真不好回答。

因为碳纤维属于材料，

并不是直接能被购买的“商品”。

我们在市场上看到的

都是碳纤维复合材料制品。

就拿上文提到的

北京冬奥会“飞扬”火炬来说吧，

它就是碳纤维材料

与一种耐火耐高温树脂的结合，

这种复合材料能承受800摄氏度的高温。

如果将碳纤维与陶瓷基材料复合，

就可以制成耐受1400摄氏度高温的

“加强版”材料，

可应用于航空发动机涡轮叶片。

所以您不用担心，

碳纤维材料的真假，

会由产品的生产厂商判断。

厂商会通过专业机构和设备

进行性能检测，分析性能指标。

只要认准权威、全面的质检报告，

您拿到手的产品

就有保障。

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责任编辑丨张越越

校对丨刘一鸣 陈伊南

执行主编丨刘海草 张灏然

内容来源｜中国石化