碳纖維復材迎頭趕上靠什么？上下游產業鏈聯動，尋找中國式解決方案

　　近年來，我國碳纖維產業持續高速發展，生產技術、生產能力和材料應用不斷實現新的突破。一批在碳纖維行業持續深耕的本土優秀企業，研發能力和市場競爭力持續增強。但碳纖維復材的性能以及應用等多方面與國際先進水平相比仍有差距。未來怎樣通過上下游產業鏈聯動，形成系列化的中國式解決方案？在4月3日的第十屆全國碳纖維產業發展(廊坊·安次)大會上，來自碳纖維生產、復材生產以及下游應用領域的專家進行了研討。

　　碳纖維產業已經進入承上啟下關鍵期

　　2021年，中國碳纖維需求達6.24萬噸，高于全球平均水平，且進口產品依存度較高，主要源自日本、美國等國家的碳纖維龍頭企業。未來隨著航空航天、風電葉片、碳/碳復合材料等。新興產業的需求帶動，預計2023年中國碳纖維總需求將達9.16萬噸，國產碳纖維的市場占比也將逐漸提高。中國碳纖維市場規模一直保持增長趨勢，從2017年的38.1億元增長至2021年的106.4億元，年均復合增長率達29.3%。預計2023年中國碳纖維市場規模將達153.7億元。

　　隨著新能源、風電、光伏等碳纖維下游熱點行業市場規模持續高速增長，碳纖維行業國產化替代的進程在不斷加速。然而，相比全球領先企業，國產碳纖維在生產技術、應用技術、產品性能、質量以及成本的競爭力方面仍然有較大差距。國內碳纖維行業低水平建設的問題突出，產業規模大而不強，技術和應用原始創新基礎仍然較為薄弱，高端應用對外依賴度較高等問題依然突出。

　　碳纖維行業作為新能源、高端裝備、航空航天等戰略新興行業的重要基礎材料，需要進一步加大創新，實現自立自強，自主可控，通過上下游互通、產學研用共建，跨越難關，推動碳纖維產業的發展。

　　中國石化上海石油化工股份有限公司副總經理黃翔宇表示，碳纖維及其復合材料的應用前景廣，技術含量高，是保障國防安全和產業高端發展的重要基礎，是要不來、買不來、討不來的關鍵核心技術，是我國新材料產業亟需迎頭趕上的重點方向。

　　當前中國碳纖維產業已經進入了承上啟下的關鍵戰略發展期，黃翔宇建議碳纖維企業堅持以國家戰略需求和產業升級需要為牽引，充分發揮中國碳纖維產業的人才優勢、技術優勢、品牌優勢，以產業鏈布局創新鏈，以創新鏈延伸產業鏈，積極推進高校科研院所碳纖維上下游企業之間的協同創新，加快碳纖維生產工藝關鍵裝備等技術的持續創新和產品迭代升級。同時加快碳纖維復合材料在各個領域的應用研究和示范推廣，共同形成從原絲、碳纖維到中間體、復合材料制件系列化的中國式解決方案，以推動碳纖維產業高質量發展，助力中國式現代化。

　　碳纖維復材需要不斷發展和創新

　　中國科學院院士、東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳表示，碳纖維是國家需求的關鍵材料，其應用水平反映國家核心競爭力。目前在工業化生產當中，用于大飛機、高鐵的高性能PAN基碳纖維占比較大(92%)，高純耐燒蝕粘膠基碳纖維和高模量瀝青/木質素基碳纖維分別僅占比1%和7%。

　　據科學技術部高技術研究發展中心技術總師史冬梅介紹，發達國家高度重視新材料的基礎支撐、先導引領作用，積極制定新材料發展戰略，包括材料基因組計劃(美國)、工業2050戰略(英國)、納米技術和材料科技研發戰略(日本)、2030材料戰略(俄羅斯)。發達國家對高端材料壟斷加劇，集成化、集群化發展態勢突出；布局前沿新材料，繼續主導材料原始創新，搶占制高點；重視關鍵材料供應鏈安全，關鍵礦產資源成為大國競爭焦點；持續強化新材料創新支撐體系，注重產業發展模式、人才培養。從技術發展趨勢看，更加依賴計算科學、人工智能等新方法，形成了以數據驅動的新材料研發新范式，加快了技術創新速度，新材料迭代周期大幅縮減；新材料向個性化、復合化、多功能化、更耐極端環境、更趨近于性能極限發展；新材料的發現與性能提升更依賴基礎科學突破、學科交叉、技術融合；低碳可持續發展理念深植于材料開發各個方面，更加突出環境友好、綠色節能、成分簡約、一材多用、循環利用等。

　　纖維復合材料作為國家的戰略性先進材料，在航空航天、軌道交通、能源、建筑、生活等領域具有廣闊的應用空間。相比于傳統材料，碳纖維復合材料具有更低的密度和更高的強度，并且隨著碳纖維復合材料制造技術的不斷進步。碳纖維復合材料技術的不斷發展和在多領域的廣泛應用，如輕量化技術通過減輕產品重量，降低能耗；循環利用技術通過再生利用，減少對自然資源的消耗，實現循環經濟。可以進一步實現降低能耗、減少環境污染，對綠色經濟的發展具有重要的意義。

　　中國化工信息中心專家表示，在綠色發展的背景下，碳纖維復合材料也需要不斷發展和創新:從源頭上看，碳纖維復合材料的生產需要大量的能源和原材料，因此綠色發展的關鍵在于開發新的生產技術和替代原材料。例如，利用生物質制造碳纖維，采用可再生能源進行生產，將有機廢棄物轉化為原材料等。

　　從過程上看，碳纖維復合材料的生產過程會產生大量的廢水、廢氣和廢固體，對環境造成負面影響。因此，綠色發展的重點在于開發新的生產工藝和減少廢棄物的產生。例如，采用循環經濟模式，將廢棄的碳纖維進行回收利用，開發高效的廢氣處理設備等。

　　從應用上看，碳纖維復合材料的應用也需要考慮環保因素。例如，采用碳纖維復合材料制造的產品需要具備可持續性和環保性，例如采用可再生能源驅動的電動車、采用可降解材料制造的運動器材等。

　　據悉，全國多個地方都在興建碳纖維產業基地。湖南岳陽經開區將打造“中國碳谷”，新建國內領先的高性能碳基復合材料產業園，成立碳基復合材料產業研究院，創建國家級、省級碳基復合材料工程研究中心，有望填補我國高性能碳基新材料領域空白，力爭成為國內競爭力強的高性能碳基復合材料設計制造企業和供應商。而河北廊坊高新區以總投資50億元的長盛科技高性能碳纖維、總投資31億元的飛澤復材碳纖維復合材料項目為龍頭的新材料產業集群已初具規模。正在打造的京津冀“碳谷”產業基地將以現有產業發展基礎和重點項目為依托，利用3~5年時間，培育引入20家以上具有較強自主創新能力和品牌競爭優勢的重點企業及若干配套上下游企業，逐步形成從“碳纖維一中間材料一復合材料一多元制品”的完整碳纖維產業鏈條，在關鍵助劑、關鍵設備研發，以及下游材料應用等方面實現突破趕超，努力打造主營業務收入超百億級、具有核心競爭力的戰略性全鏈產業。

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