突破美日宇航级高能碳纤维的技术封锁，国产厂商破茧而出!

大家还记得俄罗斯的大飞机MC-21，被美国赫氏和日本东丽，断供T800碳纤维的事件吗？我们的大飞机C919，用的也是进口T800高能碳纤维，所以我们也面临着同样的断供风险，与此同时，国内已有部分领先企业，率先打破了美日等国，对宇航级碳纤维的技术装备封锁，为国产化替代时刻准备着。

碳纤维是战斗机、大飞机、战略导弹、火箭、卫星、舰船等尖端武器装备必不可少的战略物资，是国外长期技术封锁和产品垄断的敏感材料。而此时你看到的，就是中国首个高档碳纤维万吨生产基地，攻克了高性能碳纤维的稳定量产化技术，同时该项目的生产设备基本实现国产化替代，进一步缩小了中国碳纤维行业与日本东丽的差距。今天就来和大家聊一下，国产碳纤维的真实水平，现在我们到底有没有能力完成国产化替代。

首先碳纤维在航空航天领域的主要作用就是减重，在同等载荷情况下，使用先进的航空钛合金，能够实现 31.2%的减重，而碳纤维增强复合材料的减重比例，达到了85.2%。我拿战斗机给大家举个例子，让大家看看碳纤维复合材料到底有重要，军迷都晓得，衡量一台战斗机性能怎么样，主要就是看这5个核心指标，发动机推重比、巡航速度、作战半径、机动性能、还有有效载荷。推重比越大，飞机就越有升力，在空中的格斗性能也就越好。而发动机大量使用碳纤维复合材料，就可以让发动机减重，从而进一步提高发动机的推重比。同样的道理，战斗机机身大量使用碳纤维复合材料，可以降低机身的结构重量、节省燃料，从而提高飞机的巡航速度、作战半径、机动性能和有效载荷。

目前碳纤维复合材料的用量，已经成为衡量一架战斗机先进程度的重要指标。就比如说我们的20，现在使用碳纤维复合材料的比例，已经到27%了，F22的比例是24%，F35的比例在35%，B2隐身战略轰炸机的比例超过50%，美国全球鹰无人机的比例在65%，甚至在X-45C、X-47B、“神经元”、“雷神”上的比例，已经达到了90%。放到我们的东风快递上也是一样的道理，可以让导弹飞得更高，打得更远。

目前的碳纤维市场主要被美日德垄断，全球主要的三家龙头，日本东丽TORAY、美国赫氏Hexcel、还有德国SGL。网上很多人有个认知误区，都以为碳纤维技术起源于日本，其实真正的幕后技术大牛是英国。碳纤维及其高性能化的基础科学研究，起源于美国。但是美国对碳纤维的研究，一直都集中在人造丝基上，错过了性能最好的PAN基碳纤维的发展，而英国恰恰是PAN基碳纤维技术的领头羊，但是由于英国罗罗，把这个当时全球最先进的碳纤维技术，应用在了难度最高的发动机叶片上，结果失败了，这就导致英国碳纤维，一直都没什么机会实现真正的商业化。

在找不到应用场景之后，英国只能把这个最牛逼的技术，高价转让给了美国和日本。而日本东丽强就强在，它绕过最复杂的应用场景，航空航天领域，直接在民用市场率先开始应用，比如说碳纤维钓鱼竿。而美国凭借波音飞机碳纤维的应用也打开了市场，这时候美国碳化物公司和日本东丽，签订了技术互换协议，自此两家公司，同时拥有了高性能碳纤维生产的全过程技术。所以说，英国研制碳纤维发动机叶片的失败经验，告诉我们一个道理，人生有许多条路可以走，但千万不要一条路走到黑，即便你一身本领、满腹才华，最后也可能摔的头破血流。其实英国和美国都有点一根筋，日本懂得变通。

接下来说一下国内的发展现状，国内碳纤维产业链起步较晚，2000年之后才开始发展，2005年，国外开始对中国进口小丝束碳纤维进行封锁，小丝束碳纤维主要用于航空航天领域，所以这时候就开始了军工碳纤维的国产化之路，这几年高性能碳纤维核心技术的突破，让我们的战斗机终于用上了国产碳纤维。

碳纤维分成T级和M级两种，T级追求的是强度，M级追求的是韧度。目前国内某公司的部分产品，可以做到t1100级，达到了与美日的同等水平。宁波材料所，攻克了M65J级高模碳纤维的关键技术，但是这两家的批量供货能力，还是与国外存在客观差距。其实在大部分领域，T400 级别的碳纤维，就已经可以满足性能要求了。也就航空航天等高端军工领域，需要用到T800级或更高级别的碳纤维。而国产的T400、T700都可以做到稳定批量供货，所以国产化替代的前景，在我看来还是一片光明的。

总体来看，我们还处在一个过渡阶段，基本实现了从无到有的突破，美日的研发进度，肯定是要比我们超前好几年的，所以代差也是客观存在的。不过我刚才也说了，现在的国产碳纤维级别，基本是能满足航空航天等军工领域的需求的，我们现在首要解决的问题，就是高级别碳纤维稳定批量的出货能力，比如说T800、T1100、M65J等。以前因为无法稳定批量生产，导致资金链断裂破产的企业有很多，以前有40多家，现在只剩下十多家了。给大家念一组数据，就知道我为什么老是强调稳定批量的生产能力了。

2019 年，中国碳纤维产能为 2.685万吨，实际产量只有1.2 万吨，产能利用率44.69%。2020年，中国碳纤维的产能为3.62万吨，而实际产量约为1.85万吨，产能利用率达51%，虽然目前的产能利用率，依然低于国际水平，但是好在发展势头良好，让人有个盼头。对比19年，我们提升了6.31%，这就说明差距是在不断缩小的。而且我们在某些应用领域也是比国外超前的，比如说中车研发的全球首款碳纤维地铁CETROVO，车重从最初的二十多吨，压缩到现在的七八吨。

有了国产碳纤维复合材料，还需要配套加工设备，才能造出相应的部件。所以这时候自动铺带ATL和自动铺丝设备AFP就派上用场了。目前这种高端铺放设备的技术，被美国，西班牙，法国垄断。国产铺丝机的铺丝头等关键功能部件，还是依赖进口，咱们要想在今后的发展中迎头赶上,还是需要持续加大对相关产业的支持力度,加强对复合材料应用技术的研究。