科学与健康丨从“无米下炊”到“高端迭代”：我国高性能碳纤维的创新跨越
山西云冈经开区清洁能源产业园，一条崭新的生产线发出低沉的轰鸣。卷绕机上，数万根细丝般的黑色纤维汇成一道道“乌亮河流”，匀速流淌。
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由中国科学院山西煤炭化学研究所研制的具有完全自主知识产权的T1000级高性能碳纤维，就从这里稳定产出，形成中国材料行业期盼已久的“黑金之河”。
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“从‘无米下炊’到‘高端迭代’，我们走了二十年。”中国科学院山西煤炭化学研究所副所长、项目负责人张寿春说，这抹亮丽的黑色背后，是一场持久的材料创新攻坚。
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碳纤维，强度远超钢铁，重量轻如羽翼，被誉为“黑色黄金”与“新材料之王”，是高性能、轻量化复合材料结构件的优选之材，其研制涉及多个学科，是一项流程长、难度大、成本高的系统工程。
中国科学院山西煤炭化学研究所正高级工程师、技术研发负责人经德齐介绍，2005年前后，一些国家加紧对我国实施碳纤维技术封锁和产品禁运，导致我国高端领域使用碳纤维陷入“断粮”境地。
彼时，T300是日本东丽公司研发的碳纤维牌号，T代表拉伸强度，后面的数字越大，碳纤维的力学性能指标就越高。横截面1平方毫米的T300碳纤维，可以吊起重约百公斤的物体。这样的性能，让它成为大国重器的关键支撑。
图为T1000碳纤维。（中国科学院山西煤炭化学研究所供图）
碳纤维的“轻”承载的是技术突围的“重”。我国自20世纪70年代开展相关领域研究，一代代人扎根山西煤化所，从零起步、摸着石头过河。
T700、T800等牌号的碳纤维逐步实现量产，高性能碳纤维需求量快速增长，国产化占比逐年提升……2016年，研究团队决定向更高难度的技术发起挑战。
完成湿法T300、T700、T800碳纤维研制任务，瞄准第二代碳纤维技术——干喷湿法碳纤维技术研发，在基础原理、核心工艺、国产化设备方面持续发力……8年多时间，团队绞尽脑汁进行研究方案设计与论证，历经多次研讨交流，终于在竞争激烈的碳纤维市场里走出一条独特的高端化发展路线。
“虽然艰辛，但新一代自主化技术研发要大步向前，绝不能退缩。”张寿春说，我们已攻克具有自主知识产权的T1000、T1100级碳纤维等关键技术，为千吨级高性能碳纤维示范项目提供坚实技术后盾。
从数据上看，T1000级碳纤维单丝直径不足人头发丝直径的十分之一，拉力试验抗拉强度超过6600兆帕，相当于一根一米长的碳纤维可拉动约200公斤物体，还集耐腐蚀、耐高低温等诸多特点于一身。
图为碳纤维生产现场。（中国科学院山西煤炭化学研究所供图）
千吨级高性能碳纤维一期项目从动工到投产，仅用了一年半。科研人员与工厂工程师从研发初期便“并肩作战”，让实验室成果无缝对接产业化需求。
“核心技术靠化缘是要不来的，必须靠自力更生。”中国科学院山西煤炭化学研究所党委书记蔡长塔表示，此次成功投产，标志着我国在高性能碳纤维领域实现了从“跟跑”到“并跑”的重要跨越。它不仅助力填补国内高端产能的空白，更为航空航天、新能源、低空经济等领域提供了自主可控的材料基石。
这份高端新材料的创新答卷背后，基础研究、技术攻关、工程放大、产业应用的深度融合清晰可见。一个大国在关键领域将发展主动权牢牢掌握在自己手中的决心与信念，已化作中国制造向上突破的坚实足迹。
策划：陈芳
统筹：吴晶、刘阳
记者：胡喆、王劲玉、王怡静
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