碳纤维：外柔内刚的高性能材料

　　碳纤维，这一含碳量超过90%的无机高分子材料，以聚丙烯腈（或沥青、粘胶）为原料，经过高温氧化、碳化等复杂工艺精制而成。它不仅在比强度和比模量上傲视群雄，成为高性能纤维中的佼佼者，更以其卓越的耐高温性能，在军工和工业领域大放异彩。

　　碳纤维的多样性体现在其分类标准上，主要包括原丝种类、丝束规格和力学性能。按原丝种类划分，有聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基三大类。其中，PAN基碳纤维以其成品品质优异、力学性能优良且工艺难度相对较低，成为市场主流，产量占比超过90%。而沥青基和粘胶基碳纤维，则因原料调制复杂、技术难度大或成本高昂，产量相对较小。

碳纤维分类与性能详解

　　从丝束规格来看，碳纤维分为小丝束和大丝束。小丝束碳纤维，如1K、3K、6K等，生产工艺难度大，价格高昂，但性能卓越，主要应用于军工和航空航天领域。大丝束碳纤维，如48K、60K、80K等，生产成本低，性价比高，广泛应用于工业领域。

　　力学性能上，碳纤维可分为高强型、高强中模型、高模型和高强高模型等。由于行业缺乏统一标准，日本东丽的产品型号具有相对通用性。我国现行的碳纤维标准型号也在逐步追赶日本东丽，力求在国际市场上占据一席之地。

　　碳纤维以其出色的力学性能和化学稳定性，成为理想的轻量化材料。其模量高，弹性模量在230GPa以上；强度大，抗拉强度在3500MPa以上；密度低，仅为钢的1/4。同时，碳纤维还具有耐腐蚀、耐高温、导电性能优和导热系数大等特点，广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域。

政策助力，碳纤维产业蓬勃发展

　　我国碳纤维行业的发展历程充满挑战。自碳纤维诞生以来，高端碳纤维复合材料技术长期被发达国家掌握。上世纪70年代，国外就已实现高性能碳纤维的批量生产。而我国碳纤维技术研发始于1962年，但长期以来进展缓慢。

　　2000年后，随着师昌绪院士提出大力发展碳纤维产业的倡议，政府开始高度重视并大力支持碳纤维领域的自主创新。光威复材率先生产出性能接近T300级的碳纤维材料，我国第一条百吨级T300生产线投产，碳纤维产量开始逐年增长。中复神鹰千吨级T800原丝生产线的投产，更是标志着我国碳纤维产业迈上了新的台阶。

　　政策方面，我国将碳纤维产业列为重点研发领域，在“863”、“973”计划中给予大力支持。同时，“十二五发展规划”、“中国制造2025”、“十三五”规划以及“十四五规划”等均将碳纤维及其复合材料的研发应用作为重点发展领域。工信部、发改委等部门也提出攻克大丝束、高强高模高延伸等碳纤维制备技术，推动产业高质量发展。

碳纤维产业链核心环节解析

　　碳纤维产业链涵盖从上游原油到终端碳纤维成品应用的完整制造过程。首先，从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯，并经氨氧化后得到丙烯腈。其次，丙烯腈经聚合和纺丝后得到聚丙烯腈（PAN）原丝。然后，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到聚丙烯腈基碳纤维。最后，碳纤维与其他材料结合（如树脂、陶瓷等），形成碳纤维复合材料，并应用于下游各个领域。

　　在整个生产过程中，原丝制备和碳化是最核心的环节。原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本。而制备原丝的壁垒则来自于生产工艺，如聚合、制胶、纺丝等过程。碳化环节则包含预氧化、低温和高温碳化，氧化炉和碳化炉是关键设备。原丝生产工艺的多样性和复杂性，也体现了碳纤维产业的科技含量和附加值。