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【航化说】“地表超强材料”实现关键性突破

来源:航化网发表时间:2025-12-24 09:42:02浏览量:261

近日,华阳集团高性能碳纤维项目在山西省大同市竣工投产,成功实现12K小丝束T1000级碳纤维国产化量产,这标志着国产高性能碳纤维规模化量产实现关键性突破,加速我国高端新材料产业的自主化进程。

【航化说】“地表超强材料”实现关键性突破

项目生产线(来源:华阳集团)

此次量产的T1000级碳纤维还具备高强度、轻量化、耐高低温、耐腐蚀、耐摩擦、导热导电性良好等核心优势,堪称“地表超强材料”,打破我国高端碳纤维的进口依赖,广泛应用于国防军工、航空航天、轨道交通、低空经济等领域,对保障国家战略物资安全具有重要意义。

高性能碳纤维的作用

高性能碳纤维是世界各国发展高新技术、国防尖端技术和改造传统产业的“血脉”和先导,是我国战略性新兴产业中主要的发展方向之一,被誉为“新材料之王”。

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想象一下,如果我们把一束1米长的T1000级碳纤维放大到可见的程度,它的直径大概在6到7微米之间。这个尺寸,大约是我们头发直径的十分之一,但别小看这样细小的纤维,它们的强度可是惊人的,拉伸强度可达6400兆帕;密度仅为钢的1/4,强度却是钢的5倍以上,一束1米长的T1000级碳纤维重量仅0.5克,却能承载200多公斤的载荷。

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碳纤维生产线

我国碳纤维的发展轨迹

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1962年,我国开始碳纤维的研究工作;

1965年,开始验证PAN基碳纤维技术;

1970年,初步突破连续化预氧化和碳化工艺;

1976年,中国科学院山西煤炭化学研究所建成国内第一条碳纤维中试生产线,产品虽获1978年全国科技大会奖,但性能稳定性差、量产能力不足;

此后数十年间,受技术封锁、装备禁运和资金短缺影响,国产碳纤维质量与国外差距逐渐拉大,80年代尝试引进技术也以失败告终。

2000年,国内军用和民用碳纤维几乎全部依赖进口,“一根丝难倒英雄汉”成为行业真实写照;

2001年,国家科技部启动了碳纤维关键技术专项,这标志着我国碳纤维研发,进入了一个新的阶段。从此,我国的碳纤维技术开始快速追赶国际先进水平;

2005年,国内碳纤维国产化率不足3%,但国内企业联手科研机构突破原丝牵伸技术,建成国内首条千吨级生产线,T300级碳纤维实现量产,首次打破国际巨头价格垄断;

2016年,国内企业攻克T700级技术,国产碳纤维市场占有率突破20%;

2019年,国产碳纤维产能稳步提升,国产化率虽仍不足30%,但已具备规模化生产能力;

2021年,我国已成为全球最大的碳纤维产能国,产量达到2.43万吨;

2022年,国产碳纤维用量首次超越进口量;

2024年,国产化率突破80%,我国一跃成为全球最大碳纤维生产国和消费国,三家龙头企业跻身全球前十;

2025年11月,山西大同T1000级高性能碳纤维项目竣工投产,实现12K小丝束T1000级碳纤维国产化量产。

国内碳纤维的应用场景

碳纤维因其轻巧和强度高的特性,在航空航天领域有着举足轻重的地位。在航空领域,碳纤维的运用更是关乎国家安全和战略部署。

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据相关信息,我国先进战机歼-20,通过应用碳纤维材料实现了性能的全面跃升;据中华网军事频道报道,歼-35采用了T1000级碳纤维搭配第三代树脂基体的先进复合材料方案。这一技术应用不仅大幅提升了战机结构的抗拉强度与刚度,更实现了“减重增效”的突破,在保证同等结构强度的前提下,机体重量可减轻约30%,真正达成了“轻而更强”的设计目标。

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而在大型客机方面,C919是国内首个使用T800级高强碳纤维复合材料的民机型号。据悉,C919在后机身和平垂尾以及发动机风扇叶片等位置均使用了碳纤维复材,占机身重量的11.5%,其中后机身和平垂尾是受力较大的部件。

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在航天领域,我国长征火箭(CZ-2C、CZ-2E、CZ-3A等)的卫星接口支架和有效载荷支架(前后端框、环框、壳段、弹簧支架、井字形梁)也采用了碳纤维增强环氧树脂基复合材料。有效减轻了结构质量,提高了运载火箭发射有效载荷的能力。

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近年来,在下游蓬勃发展的背景下,各路资本和企业大量涌入碳纤维产业,投资热度持续高涨,产能大幅度提升。我国碳纤维产能从2019年的2.67万吨增长至2024年的13.55万吨,复合增速达到38%,产能利用率在2024年回落至44%。而我国碳纤维总产量在2022年之前呈现高速增长的态势,从2019年的1.2万吨增长至2022年的4.8万吨,从2023年开始增速有所放缓,2024年总产量达到5.9万吨,同比增长8%。

T1000级碳纤维的国产化量产,是我国新材料产业打破技术壁垒、实现自主可控的关键一步。从1962年蹒跚起步到如今跻身全球碳纤维生产与消费双第一,我国用六十余年的坚守与突破,改写了“卡脖子”的困局。

可以说,碳纤维是一种材料,更代表了一个国家科技创新的实力。随着航空航天、低空经济等下游领域的深度拓展,高性能碳纤维的需求潜力将持续迸发。未来,它必将在我国航空航天等关键领域进一步彰显独特价值,为高端制造升级注入强劲动力。

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关键词: 碳纤维 新材料产业

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