美日垄断碳纤维技术40年,中国暗中突围,用20年时间挤进世界前三,号称“黑黄金”的碳纤维到底有多厉害?中国是如何在重重垄断下,研发出碳纤维的呢?
简单来说,碳纤维是指纤维中,碳含量在95%左右的纤维材料。通常由粘胶、腈纶、芳纶、聚酰亚胺等纤维,在高温下烧制而成。
过去碳纤维技术被垄断的时候,一公斤碳纤维T800能卖出几百美元的价格,因此碳纤维便有了“黑黄金”之称。
不过,它优异的性能也对得起它的价格。一根普通的碳纤维原丝,大约仅有头发丝的十分之一粗细,但其拉伸强度却能达到钢的7~9倍,重量也只有钢的四分之一。
并且还耐高温、耐腐蚀,即使是在3000℃的高温下,也能保持原状不被烧毁。因此被广泛应用于航空航天、军事科技以及民用汽车等领域。
例如,在军事方面,采用碳纤维制成的导弹比钢制材料的导弹,射程大概远1000公里。像美国的三叉戟D5就使用了碳纤维复合材料,最大射程11000公里。
而我国东风31弹道导弹因使用金属材料,射程只有8000公里左右。直至采用复合材料改进后,才提高到11000-12000公里的射程。因此如果掌握了碳纤维技术,那就相当于在国家军事实力方面,超越了别人一大步。
但遗憾的是,我国的碳纤维技术却迟迟没有进展。在全球的碳纤维市场中,小丝束碳纤维技术被日本东丽、东邦和三菱三家企业控制,市场占有率70%。大丝束碳纤维则是由美国卓尔泰克、德国西格里公司和日本东邦集团控制,市场占有率80%左右。
虽然中国碳纤维从20世纪60年代就开始发展,但由于工艺基础薄弱、美日垄断等原因,迟迟没有发展起来,以至于中国在碳纤维方面处处受制。那美日两国是如何对我国实施碳纤维垄断的呢?
在二战结束后,以美国为首的欧美国家就缔结了巴黎统筹委员会,对中国进行各项高新技术封锁。对于碳纤维材料和设备,美日等国一直对中国实施严格的禁运措施。长期以来,我国每一笔碳纤维进口业务都要经过重重核对与检查。承诺只用于民用,才能出口给我国,这还不包括高端碳纤维类型。
并且为遏制私下的碳纤维交易,美日多次发出禁令,限制或禁止对中国出口碳纤维材料。2015年日本兵库县警方,以涉嫌违反日本《外汇和外国贸易法》规定,逮捕了当地一家贸易公司的会长等3人。原因就是他们在2010年的时候,经韩国釜山向中国出口了3500公斤的碳纤维。
2017年日本修订了《外汇法》,规定在未经许可的情况下,将碳纤维和半导体等技术销售给外国企业,最高将处以10亿日元的罚款。那么在这种情况下,中国是如何研制出碳纤维的呢?
这还要从一根钓鱼竿说起,1997年,山东省威海市光威企业的集团领导人陈光威,决定用3000万元从日本引进碳纤维预浸料生产线,以生产碳纤维钓鱼竿。在经过力排众议、美日双方多次的审批调查后,1998年12月,国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线上线生产。
2001年,年近八旬的国家战略科学家师昌绪,掀起中国对碳纤维的研究。早已经生产出碳纤维原丝的光威集团,经过产品测评进入国家的项目研究组。之后就用自己的钓鱼竿,打破了西方国家长达40年的垄断。
如今中国碳纤维技术快速发展,已掌握T300、T700、T800千吨级技术。2018年,更是自主研发出一条百吨级T1000碳纤维生产线。2022年,我国碳纤维产能达到11.2万吨,仅次于日美两国,位居世界第三,再次将不可能变为了可能。