被封锁几十年的关键材料，中国终于自己做出来了！

2026年刚开年，有一条重磅消息很多人可能看到，但被公众忽视了：我国突破西方技术封锁，实现了T1000级碳纤维从前驱体到规模化工程制备的全流程自主可控。

碳纤维有啥稀奇的？现在到处都是，手机壳都用上了，这个“T1000”有啥不同？全流程自主可控又意味着什么呢？

不一般的纤维材料

要了解“T1000”，首先要认识碳纤维本身。简单来说，碳纤维是一种新型高分子材料，呈细丝状，其含碳量超过95%，强度远超钢铁，重量却轻很多。除了优良的力学特性，它还具备耐腐蚀、耐高温、抗疲劳、导电、导热及低热膨胀系数等优异性能。

按核心力学性能，碳纤维主要分为两大系列：T系列 和 M系列。前者侧重拉伸强度，追求“拉不断”；后者侧重弹性模量，追求“不变形”。

型号中的数字代表性能等级：在T系列中，数字越大，拉伸强度越高；在M系列中，数字越大，弹性模量越高。

T系列应用最广泛，是航空航天主结构、压力容器、风电叶片等结构承力部件的关键材料。M系列则用于对刚性和尺寸稳定性有极端要求的领域，如卫星结构、精密光学器械、高端航空航天部件等。

“T1000”是目前已实现可量产、强度最高的碳纤维之一。

其单丝直径仅6-7微米，不足头发丝的1/10，拉伸强度却突破6400兆帕；密度仅为钢的1/4，强度却是钢的5倍以上。一束1米长，重量仅为 0.5 克的“T1000”能承载约200公斤的载荷。

打个只谈量级、不谈工况的不严谨的比方，如果手机壳用的碳纤维的强度相当于铝合金雨伞骨的话，那么“T1000”的强度大概相当于跨海大桥的主缆钢索。

在飞机主结构上使用“T1000”复合材料，可比铝合金结构轻20-30%。同等燃油下，民航机的航程可增加数百公里，或大幅提升商载。战斗机获得了更高的推重比、更强的机动性与更大的武器挂载空间。导弹每减重1公斤，射程可显著增加；火箭末级每减重1公斤，有效载荷可能增加1公斤。

这些应用场景都是国防安全与科技竞争的制高点。“T1000”是其中的核心材料，暂时无可替代。 是否掌握 “T1000” 的制备技术，往小了说，制约了经济的发展；往大了说，严重影响国防安全。

那既然它这么好，我们做就完事，到底难在哪儿呢？

碳纤维制造的三大难关

制造碳纤维的方法，总的来说，就是以高分子聚合物为前驱体，在高达上千度的惰性气体中，把原丝（纺成丝的前驱体）里的非碳元素“有序地去除”“，并让剩下的碳原子沿纤维方向重新排布，

主要难在 3 个方面：

1、前驱体制备难

“T1000”制备的重中之重，是前驱体在上千摄氏度下不熔、不塌、不断，又要在元素不断被“烧掉”的过程中，引导剩余的碳原子沿纤维方向有序重排。这要求原丝不得有缺陷、杂质，或粗细不均（因为每一个缺陷都会在后续高温碳化中被放大）。这种级别前驱体的制备难度本身就不亚于“T1000”成品。

目前最主流、性能最好的前驱体是 “聚丙烯腈（PAN）” ，它具备极高的分子量、极高的纯度、分子链排列高度规整。制备这种原丝，涉及到极其复杂的聚合、纺丝工艺，其配方、工艺参数是各公司的最高机密。

2、高温“淬炼”难控制

制备碳纤维，需要在不同阶段精准控制温度，让前驱体在惰性气体环境中，进行一系列复杂的化学重构。

首先是预氧化（200-300℃）： 原丝在空气中被缓慢加热，分子链从线性结构转变为耐热的梯形结构。温度控制必须极其精准均匀，快了会燃烧，慢了会熔化，不均匀会导致内部应力不均。

然后是碳化（1000-2000℃）： 在惰性气体中，非碳原子被驱离，碳原子重新排列成类似石墨的乱层结构。这里要精准控制温度梯度、时间和气压，让碳原子有序排列。

最后是石墨化（2500-3000℃）： 制备T1000级别的碳纤维，必须让碳原子层进一步沿纤维轴方向取向，提升强度和模量。需要的温度已接近太阳表面温度的一半，对设备（高温石墨炉）和工艺都是极限挑战。

3、工程化难

做出“T1000”其实不难，难的是做出几百公里连续、性质一致的“T1000”。工业级碳纤维要求强度波动小于百分之几，缺陷密度极低，因为每一根丝都是“压垮骆驼的那一根稻草”。

更关键的是，碳纤维核心工艺参数的特征让这些难点没法靠一次性高投入短期突破。

碳纤维制备过程中，温度、张力、时间三个参数高度耦合。每一个阶段（氧化、碳化、石墨化）都有严格的温度窗口。温度高低变化可能导致纤维断裂或微观缺陷增加。纤维在整个高温过程要持续拉伸，否则碳原子不能沿轴向排列，强度达不到 T1000。张力太大或太小都会导致失败。每个阶段加热时间不同，都会影响碳原子的排列。

调整一个参数就必须同步全局优化多个参数。

而且制备过程每个环节小幅调整都可能导致完全不同的结果：温度微调 1–2℃可能导致拉伸强度下降 5–10%；时间缩短几分钟可能导致单丝断裂率大幅上升；张力偏差 0.1%可能导致微观缺陷生成。这就是为什么实验室成功很容易，但量产难度极大。

此外，碳纤维制备的每一步结果都依赖前一步的状态，比如氧化阶段的不均匀会导致碳化阶段的微裂纹。我们不能跳过某一步或简单加速：每一环节必须按顺序、严格控制。

这些特征说明碳纤维属于时间密集型技术。这就意味着和 AI等可以通过理论研究突破，指数级加速发展的范式颠覆型等技术不同，碳纤维技术的发展必须遵循“基础研究 → 配方/工艺开发 → 工程放大 → 应用验证 → 迭代优化”的漫长路径。每一个环节都依赖大量的实验和数据积累。除了和时间做朋友，没有捷径。

打通链路，实现量产

这次技术突破，核心在于成功攻克了第二代干喷湿纺工艺。

干喷湿纺是制备 “T1000” 的核心。把高分子溶液，从喷丝孔中“拉直、拉细、拉齐”，再让它在液体中瞬间定型。相当于把极黏稠的糖浆，通过成千上万个针孔拉成头发丝粗细的细线，每一根都要粗细一致、方向一致、内部没有气泡、没有波纹，然后乱掉之前，立刻“冻结”住它的形态。这需要极强的对原丝控制的能力。

第一代干喷湿纺，缺陷控制能力有限，导致分子链拉直不够充分、取向度不足、强度很难稳定冲到 T1000级别。

第二代干喷湿纺攻克的就是控制难题。原丝从喷出，到卷绕结束，全程处于受控张力状态。这套张力控制系统，本质上是材料、机械、控制算法的高度耦合产物，也是长期被封锁的核心技术之一。

除此之外，预氧化工艺、自主高温石墨炉设计等环节的突破也是实现“T1000量产”的重要原因。我们并不是“单点突破”，而是打通了一整条链路。

工业突破，最终还要靠坚持。碳纤维技术始于冷战时期，1959年，美国联合碳化物公司（UCC）以人造丝为前驱体，制备了最早的工程化碳纤维。20世纪70-90年代，美国和日本，率先完成碳纤维的工业化，集中用于导弹、航天器和军用飞机。

从时间线上看，我国碳纤维研发的起步其实并不晚。但是由于西方国家将其视为军用物资，不仅对中国“禁运”，更不转让生产技术，所以在很长一段时间里，我国碳纤维产业主要局限于体育休闲等民用中低端领域，高性能碳纤维严重依赖进口，战略装备的发展受制于人。

此次全流程突破，彻底改变了这一格局。

新一代航空航天器、导弹、舰艇等装备的研发，不再因材料“卡脖子”妥协设计指标。我们拥有了自主、可靠、高性能的“筋骨”材料，保障了国防科技自主创新的物质基础。

国产大飞机、商业航天、新能源等产业，从此可以获得稳定、自主的高端材料供应。不仅降低了成本和供应链风险，更让下游企业敢于进行长远的技术规划与创新，从而拉动整个高端制造产业集群升级。

而此次碳纤维的突破，也向我们再次证明：某些核心工业能力无法靠“弯道超车”，必须靠长期投入和扎实的工艺积累“直线超车”。这份认知对于攻克其他“卡脖子”难题，也是一个重要指引。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：周雷 科普作者

审核：孙明轩 上海工程技术大学材料科学与工程学院教授

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司