中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所于2025年年底成功攻克第二代干噴濕紡工藝，實(shí)現(xiàn)了T1000級(jí)高性能碳纖維的國(guó)產(chǎn)化量產(chǎn)。這一突破標(biāo)志著我國(guó)歷經(jīng)8年自主攻關(guān)，掌握了被譽(yù)為“黑色黃金”的高性能碳纖維關(guān)鍵制備技術(shù)，打破了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面。

碳纖維是高性能輕量化復(fù)合材料的理想選擇。21世紀(jì)初，面對(duì)進(jìn)口碳纖維斷供的困境，國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)緊急啟動(dòng)。山西煤化所于2008年率先攻克宇航級(jí)T300碳纖維工程化量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的突破。此后，團(tuán)隊(duì)持續(xù)向更高等級(jí)攀登，并于2016年轉(zhuǎn)向攻關(guān)第二代干噴濕紡技術(shù)。

T1000級(jí)碳纖維的抗拉強(qiáng)度高達(dá)6600兆帕，遠(yuǎn)超普通鋼材數(shù)十倍。其國(guó)產(chǎn)化量產(chǎn)的核心在于成功攻克了第二代干噴濕紡工藝。該工藝通過(guò)調(diào)控碳纖維內(nèi)部微晶結(jié)構(gòu)，使其從雜亂的多層織物變?yōu)檎R的單層結(jié)構(gòu)，從根本上提升了材料的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。其工藝控制點(diǎn)與精度要求均比T800級(jí)更為嚴(yán)苛。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)將干噴濕紡工藝形象地比喻為制作山西饸饹面。原料純化聚合如同和面，噴絲固化則類似壓面，其中采用的低溫工藝能減少纖維缺陷，優(yōu)化強(qiáng)度。具體而言，工藝需將紡絲液通過(guò)高精度噴絲板擠出，先經(jīng)空氣段加壓提速，再進(jìn)入凝固環(huán)節(jié)固化形成固態(tài)碳纖維。團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)整原料、添加助劑等方法，歷經(jīng)三年實(shí)驗(yàn)打通工藝流程。他們采用精密噴絲板將單絲尺寸精準(zhǔn)控制在10微米左右，并以多束合成一股的方式形成12K絲束，同時(shí)實(shí)時(shí)處理噴絲孔堵塞等缺陷，確保每束纖維質(zhì)量穩(wěn)定。過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)曾為解決設(shè)備穩(wěn)定性問(wèn)題召開(kāi)多次分析會(huì)議，歷時(shí)近一個(gè)月集中攻關(guān)。在放大產(chǎn)能時(shí)，團(tuán)隊(duì)也成功攻克了維持產(chǎn)品一致性的技術(shù)難題。

實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)是“材料長(zhǎng)征”的上半場(chǎng)，下半場(chǎng)的重點(diǎn)在于推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的進(jìn)口替代。不同級(jí)別的碳纖維應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。在新能源領(lǐng)域，可用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及新型電力存儲(chǔ)設(shè)備，助力減碳。在醫(yī)療領(lǐng)域，碳纖維制成的接骨板和牙根生物相容性好，不易產(chǎn)生排斥反應(yīng)，且進(jìn)行X光檢查時(shí)不會(huì)形成干擾影，便于診斷與治療。研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)將繼續(xù)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)碳纖維的規(guī)模化、低成本生產(chǎn)，使其廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大工程與戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，并最終惠及民生。