碳纖維復(fù)材迎頭趕上靠什么？上下游產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，尋找中國式解決方案

　　近年來，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)能力和材料應(yīng)用不斷實現(xiàn)新的突破。一批在碳纖維行業(yè)持續(xù)深耕的本土優(yōu)秀企業(yè)，研發(fā)能力和市場競爭力持續(xù)增強。但碳纖維復(fù)材的性能以及應(yīng)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(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)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(chǎn)業(yè)發(fā)展(廊坊·安次)大會上，來自碳纖維生產(chǎn)、復(fù)材生產(chǎn)以及下游應(yīng)用領(lǐng)域的專家進行了研討。

　　碳纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入承上啟下關(guān)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(chǎn)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(yè)。未來隨著航空航天、風電葉片、碳/碳復(fù)合材料等。新興產(chǎn)業(yè)的需求帶動，預(yù)計2023年中國碳纖維總需求將達9.16萬噸，國產(chǎn)碳纖維的市場占比也將逐漸提高。中國碳纖維市場規(guī)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(fù)合增長率達29.3%。預(yù)計2023年中國碳纖維市場規(guī)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(yè)市場規(guī)模持續(xù)高速增長，碳纖維行業(yè)國產(chǎn)化替代的進程在不斷加速。然而，相比全球領(lǐng)先企業(yè)，國產(chǎn)碳纖維在生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)、產(chǎn)品性能、質(zhì)量以及成本的競爭力方面仍然有較大差距。國內(nèi)碳纖維行業(yè)低水平建設(shè)的問題突出，產(chǎn)業(yè)規(guī)模大而不強，技術(shù)和應(yīng)用原始創(chuàng)新基礎(chǔ)仍然較為薄弱，高端應(yīng)用對外依賴度較高等問題依然突出。

　　碳纖維行業(yè)作為新能源、高端裝備、航空航天等戰(zhàn)略新興行業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，需要進一步加大創(chuàng)新，實現(xiàn)自立自強，自主可控，通過上下游互通、產(chǎn)學研用共建，跨越難關(guān)，推動碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　中國石化上海石油化工股份有限公司副總經(jīng)理黃翔宇表示，碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用前景廣，技術(shù)含量高，是保障國防安全和產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是要不來、買不來、討不來的關(guān)鍵核心技術(shù)，是我國新材料產(chǎn)業(yè)亟需迎頭趕上的重點方向。

　　當前中國碳纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了承上啟下的關(guān)鍵戰(zhàn)略發(fā)展期，黃翔宇建議碳纖維企業(yè)堅持以國家戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)升級需要為牽引，充分發(fā)揮中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的人才優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、品牌優(yōu)勢，以產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，以創(chuàng)新鏈延伸產(chǎn)業(yè)鏈，積極推進高?？蒲性核祭w維上下游企業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新，加快碳纖維生產(chǎn)工藝關(guān)鍵裝備等技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和產(chǎn)品迭代升級。同時加快碳纖維復(fù)合材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用研究和示范推廣，共同形成從原絲、碳纖維到中間體、復(fù)合材料制件系列化的中國式解決方案，以推動碳纖維產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，助力中國式現(xiàn)代化。

　　碳纖維復(fù)材需要不斷發(fā)展和創(chuàng)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(guān)鍵材料，其應(yīng)用水平反映國家核心競爭力。目前在工業(yè)化生產(chǎn)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(zhì)素基碳纖維分別僅占比1%和7%。

　　據(jù)科學技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心技術(shù)總師史冬梅介紹，發(fā)達國家高度重視新材料的基礎(chǔ)支撐、先導(dǎo)引領(lǐng)作用，積極制定新材料發(fā)展戰(zhàn)略，包括材料基因組計劃(美國)、工業(yè)2050戰(zhàn)略(英國)、納米技術(shù)和材料科技研發(fā)戰(zhàn)略(日本)、2030材料戰(zhàn)略(俄羅斯)。發(fā)達國家對高端材料壟斷加劇，集成化、集群化發(fā)展態(tài)勢突出；布局前沿新材料，繼續(xù)主導(dǎo)材料原始創(chuàng)新，搶占制高點；重視關(guān)鍵材料供應(yīng)鏈安全，關(guān)鍵礦產(chǎn)資源成為大國競爭焦點；持續(xù)強化新材料創(chuàng)新支撐體系，注重產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式、人才培養(yǎng)。從技術(shù)發(fā)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(shù)據(jù)驅(qū)動的新材料研發(fā)新范式，加快了技術(shù)創(chuàng)新速度，新材料迭代周期大幅縮減；新材料向個性化、復(fù)合化、多功能化、更耐極端環(huán)境、更趨近于性能極限發(fā)展；新材料的發(fā)現(xiàn)與性能提升更依賴基礎(chǔ)科學突破、學科交叉、技術(shù)融合；低碳可持續(xù)發(fā)展理念深植于材料開發(fā)各個方面，更加突出環(huán)境友好、綠色節(jié)能、成分簡約、一材多用、循環(huán)利用等。

　　纖維復(fù)合材料作為國家的戰(zhàn)略性先進材料，在航空航天、軌道交通、能源、建筑、生活等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。相比于傳統(tǒng)材料，碳纖維復(fù)合材料具有更低的密度和更高的強度，并且隨著碳纖維復(fù)合材料制造技術(shù)的不斷進步。碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展和在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如輕量化技術(shù)通過減輕產(chǎn)品重量，降低能耗；循環(huán)利用技術(shù)通過再生利用，減少對自然資源的消耗，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟?？梢赃M一步實現(xiàn)降低能耗、減少環(huán)境污染，對綠色經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的意義。

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

　　從過程上看，碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和廢固體，對環(huán)境造成負面影響。因此，綠色發(fā)展的重點在于開發(fā)新的生產(chǎn)工藝和減少廢棄物的產(chǎn)生。例如，采用循環(huán)經(jīng)濟模式，將廢棄的碳纖維進行回收利用，開發(fā)高效的廢氣處理設(shè)備等。

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

　　據(jù)悉，全國多個地方都在興建碳纖維產(chǎn)業(yè)基地。湖南岳陽經(jīng)開區(qū)將打造“中國碳谷”，新建國內(nèi)領(lǐng)先的高性能碳基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)園，成立碳基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)研究院，創(chuàng)建國家級、省級碳基復(fù)合材料工程研究中心，有望填補我國高性能碳基新材料領(lǐng)域空白，力爭成為國內(nèi)競爭力強的高性能碳基復(fù)合材料設(shè)計制造企業(yè)和供應(yīng)商。而河北廊坊高新區(qū)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(fù)材碳纖維復(fù)合材料項目為龍頭的新材料產(chǎn)業(yè)集群已初具規(guī)模。正在打造的京津冀“碳谷”產(chǎn)業(yè)基地將以現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)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(chuàng)新能力和品牌競爭優(yōu)勢的重點企業(yè)及若干配套上下游企業(yè)，逐步形成從“碳纖維一中間材料一復(fù)合材料一多元制品”的完整碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈條，在關(guān)鍵助劑、關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)，以及下游材料應(yīng)用等方面實現(xiàn)突破趕超，努力打造主營業(yè)務(wù)收入超百億級、具有核心競爭力的戰(zhàn)略性全鏈產(chǎn)業(yè)。

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