日前，江蘇連云港神鷹自行車有限責(zé)任公司生產(chǎn)出完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的僅有6公斤重的碳纖維自行車，其主要原料碳纖維全部由中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司提供。這種自行車已通過歐洲碳纖維自行車質(zhì)量認(rèn)證，價(jià)格僅為同類進(jìn)口碳纖維自行車的1/3。公司年產(chǎn)10萬輛碳纖維自行車一期工程將于年內(nèi)開工建設(shè)。與普通材質(zhì)自行車相比，碳纖維自行車具有質(zhì)輕耐用、節(jié)省體力的特點(diǎn)。作為自行車車體材料，這僅僅是碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)小小實(shí)例。
碳纖維離我們的日常生活越來越近，這種比頭發(fā)絲細(xì)100倍的纖維狀碳材料，它的密度不到鋼的1/4，但抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼，碳纖維比鋁輕、比鋼硬。由于質(zhì)輕，碳纖維復(fù)合材料質(zhì)量大約是鋼的20%，依據(jù)纖維等級和方向性，甚至可以達(dá)到類似鋼材的強(qiáng)度。此外，碳纖維還不生銹，使用碳纖維材料可以大幅降低產(chǎn)品體重，因而可顯著提高燃料效率，用其生產(chǎn)的飛機(jī)、汽車，可節(jié)約大量燃油。
碳纖維由于具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等性能，因而使其成為一種兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代增強(qiáng)纖維。目前，碳纖維不僅廣泛應(yīng)用在航空航天、軍事工業(yè)，而且在汽車構(gòu)件、風(fēng)力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復(fù)合芯電纜以及建筑補(bǔ)強(qiáng)材料領(lǐng)域也存在巨大應(yīng)用空間。
困境一：生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家
由于碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域涉及到國家的國防和軍工，因此，碳纖維的技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備各國都嚴(yán)格保密。日本、美國等主要生產(chǎn)公司長期以來不但對高性能特種原絲制備技術(shù)高度保密、不肯轉(zhuǎn)讓，也不出售高性能特種原絲產(chǎn)品，而且成套技術(shù)引進(jìn)的可能性也很小。
據(jù)中科院山西煤炭化學(xué)研究所研究員賀福介紹，我國T300通用級產(chǎn)業(yè)化已取得突破性進(jìn)展，百噸級和千噸級碳纖維已投入生產(chǎn)；T700級正在進(jìn)行中試放大，T800級正在實(shí)驗(yàn)室研制。目前國內(nèi)有一兩個(gè)單位的產(chǎn)品品質(zhì)已超過T300級的性能指標(biāo)，達(dá)到了T400級水平，并且可以小批量生產(chǎn)。這處于上世紀(jì)80年代日本東麗公司在碳纖維研發(fā)方面的水平。從總體形勢來看，我國當(dāng)前處于由T300通用級向高性能的T700和T800發(fā)展的過渡期。
但是由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對碳纖維及其復(fù)合材料的質(zhì)量要求也不同。也就是說，僅有通用級T300是遠(yuǎn)不能滿足市場需求的。因此，賀福認(rèn)為，必須研制高性能的T700、T800和T1000級的碳纖維。他舉例說，制造大飛機(jī)的一次結(jié)構(gòu)材料需要用T800H級及其復(fù)合材料P2302（T800H/3902-2）；制造碳纖維復(fù)合芯鋁絞電纜（ACCC）也需要T700S級。因此，研制高性能碳纖維已是當(dāng)務(wù)之急。未來的主導(dǎo)產(chǎn)品應(yīng)是T700和T800級，并且T700級將逐步取代T300級，成為新一代通用級碳纖維。