【瞧！我們的前沿科技】

　　一根直徑僅6~7微米的細絲，抗拉強度遠超普通鋼材數十倍；一束1厘米見方的碳纖維，能承受70噸重壓……2025年年底，中國科學院山西煤炭化學研究所(以下簡稱“山西煤化所”)攻克第二代干噴濕紡工藝，實現T1000級高性能碳纖維國產化量產——自此，這一關鍵技術，被中國科研團隊耗時8年攻克下來。

　　被譽為“黑色黃金”的高性能碳纖維材料，能讓汽車自身減重超60%，能化身骨骼與牙根植入人體，還能讓5米以上的釣竿保持強悍韌性……它的誕生，是中國科研人自主創(chuàng)新的又一生動注腳。

　　織就“黑色黃金”

　　碳纖維是高性能輕量化復合材料的優(yōu)選。剛剛實現國產化量產的T1000級高性能碳纖維，正是這一材料領域的最新突破。

　　這份突破，歷經了一場漫長的“材料長征”。

　　21世紀初，面對進口碳纖維斷供、國家尖端裝備“無米下炊”的困境，在中國科學院院士師昌緒等的呼吁下，國產化攻關緊急啟動。

　　“山西煤化所臨危受命，于2008年成功攻克宇航級T300碳纖維工程化量產，實現了從‘無’到‘有’的突破?！鄙轿髅夯彼L張壽春說。

　　此后，伴隨T700、T800的相繼突破，國產碳纖維開啟了新的爬坡之路。下一座高峰——T1000級高性能碳纖維，成了主要技術關卡。

　　2016年，張壽春團隊毅然轉向第二代干噴濕紡技術，歷經8年自主探索，最終于2025年建成首條T1000級碳纖維國產化示范線并成功投產。

　　如此來之不易的T1000級碳纖維，究竟代表著怎樣的性能高度？“‘T’代表拉伸強度，其后的數字對應等級。T1000級意味著抗拉強度高達6600兆帕，遠超普通鋼材數十倍。”山西煤化所正高級工程師經德齊解釋說。

　　國產化量產的核心突破，在于第二代干噴濕紡工藝的成功攻克。“要織就這縷‘黑色黃金’，關鍵在干噴濕紡的核心制備工藝。其本質是讓碳纖維內部結構更規(guī)整，通過調控微晶尺寸，將原本凌亂的結構梳理成規(guī)整形態(tài)，就像把‘雜亂的多層織物’整理為‘整齊的單層結構’，從根本上提升強度與穩(wěn)定性。”張壽春介紹，相較于基礎高性能碳纖維T800，T1000級的工藝控制點更多、精度要求更嚴格。

　　“饸饹面”里的紡絲巧思

　　“干噴濕紡技術其實很好理解，就和山西饸饹面的制作差不多。原料的純化聚合環(huán)節(jié)相當于‘和面’，噴絲固化環(huán)節(jié)相當于‘壓面’，區(qū)別是干噴濕紡采用低溫工藝，能減少纖維缺陷，進而優(yōu)化纖維強度?！睆垑鄞旱倪@個生動比喻，對應著嚴謹的工藝步驟——將紡絲液通過高精度噴絲板擠出后，先經空氣段加壓提速，再進入凝固環(huán)節(jié)完成固化，最終形成固態(tài)碳纖維。

　　受饸饹面制作啟發(fā)，研發(fā)團隊通過調整原料“軟硬”、添加助劑減少粘連等方法，歷經3年實驗打通干噴濕紡工藝流程。其中，干噴濕紡采用精密噴絲板，將單絲尺寸精準控制在10微米左右，再通過“多束合成1股”的方式形成12K絲束；同時，實時處理噴絲孔堵塞等缺陷，確保每一束纖維質量穩(wěn)定，進而增強性能。

　　然而，“實時”與“穩(wěn)定”絕非易事?！白罴值氖钦{試穩(wěn)定后突然失穩(wěn)的問題。我們開了10多場分析會議，全流程梳理排查，耗時近1個月集中攻關，最后才定位到是主設備穩(wěn)定性的問題?！睆垑鄞禾寡浴?/p>

　　產能放大后，如何維持產品的一致性，成為研發(fā)團隊面臨的重要考驗?！熬拖褡龃箦伈耍显蕉嘣讲蝗菀讛嚢杈鶆?，很難確保每一口味道一致?！鄙轿髅夯呒壒こ處熗躏w介紹。

　　令人驚喜的是，上述環(huán)環(huán)相扣的難題，最終都被研發(fā)團隊逐一破解。此刻，紡絲車間內設備高速運轉，精密噴絲板中紡出的原絲經過均勻一致的碳化，在生產線末端轉變?yōu)榉褐饘俟鉂傻募兒谏咝阅芴祭w維，表面光滑如鏡。

　　實現穩(wěn)定量產，還要惠及民生

　　實現穩(wěn)定量產，只是這場“材料長征”的上半場，研發(fā)團隊持續(xù)攻堅的下半場體現在碳纖維的利用上，即推進產業(yè)化，實現干噴濕紡碳纖維在更多領域的進口替代，確保我國在該領域的持續(xù)競爭力。

　　不同級別的碳纖維，應用場景各有側重?！霸谛履茉捶矫妫梢杂迷陲L力發(fā)電機巨大的葉片上，也能用在一些新型電力存儲設備中，實實在在地助力減碳?！苯浀慢R介紹，“而在醫(yī)療方面，用碳纖維做的接骨板和牙根，人體很容易接納，不容易產生排斥；此外，做X光檢查時也不會形成干擾影，能讓醫(yī)生看得清清楚楚，方便診斷和治療。”

　　張壽春認為，國產碳纖維要繼續(xù)實現規(guī)?；?、低成本的生產，使其能夠廣泛應用于國家重大工程與戰(zhàn)略性產業(yè)，并最終惠及民生。

　　(光明日報 記者 崔興毅 通訊員 徐博研)