卡脖子到白菜價 國產「黑色黃金」碳纖維破技術封鎖 告別進口依賴

撰文:鄭寧
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曾被譽為「黑色黃金」的碳纖維及相關複合材料,因制備工藝極為複雜、技術壁壘高,長期依賴進口,成為困擾中國高端製造的「卡脖子」難題。如今,隨着內地在濕法高性能碳纖維及碳陶煞車材料等關鍵技術上相繼取得突破,國產碳纖維已成功實現規模化量產,不僅徹底打破國外企業的長期壟斷、促使國外同類產品大幅下調價格超過70%,更推動曾經的「高冷材料」走向普及,賦能航空航天、新能源汽車及低空飛行器等多個領域。

國產碳纖維破技術封鎖。(新華社)

據央視財經報道,在位於江蘇常州濱江經濟開發區的中簡科技股份有限公司智能生產車間內,原絲牽伸輸送、絲輪轉動,一卷卷黑色碳纖維絲卷成功下線。

中簡科技董事、總經理李輝介紹:「碳纖維直徑不足頭髮絲的十分之一,強度卻達到普通鋼的6至7倍,是航空航天、高端裝備製造領域的優選材料,素有『黑色黃金』的美譽。但因制備工藝複雜、技術壁壘高等問題,長期以來主要依賴進口,是中國材料領域的『卡脖子』技術。」

為了破解產業難題,中簡科技聯合哈爾濱工業大學、東華大學等高校搭建產學研用協同攻關聯合體。李輝表示,如今公司已建成完整的自主可控產線,原絲制備、碳化工藝、表界面調控、核心裝備均實現國產化,徹底擺脫對外來技術與設備的依賴。

今年7月上旬,由中簡科技牽頭完成的「濕法高性能碳纖維制備關鍵技術及產業化」項目正式通過科技成果鑑定,整體技術達到國際領先水平,成功實現國產濕法T1100級碳纖維高效規模化制備,相關產品已批量應用於航空航天高端領域。

中簡科技總監王世偉指出:「濕法T1100碳纖維的規模化量產,不僅解決了高端材料『有沒有』的問題,更補齊了規模化供給『夠不夠』的短板。」他補充,國產濕法高性能碳纖維除了為航空航天、海上風電輕量化部件提供關鍵材料支撐外,還為新能源汽車、低空飛行器、高端體育器材等民用領域打開了廣闊的應用空間。

中簡科技智能化生產車間。(新華網)

單點企業的技術突破亦帶動了區域產業鏈的整體崛起。中簡科技作為鏈主,在當地構建起「3+2+X」碳材料產業格局。常州市濱江經濟開發區的長三角碳纖維及複合材料技術創新中心,目前已集聚了60餘家碳纖維產業鏈企業。國產碳纖維依靠技術自主與產業集群協同,正不斷降低應用成本,完成從「卡脖子」到「全領域普及」的跨越。

國產飛機煞車材料「彎道超車」 逼外資巨頭降價70%

除原材料本身外,碳纖維在民用航空制動領域的應用也實現了自主化突破。制動系統是飛機起降安全的關鍵,過去高性能煞車盤的生產銷售長期被海外少數企業壟斷。

中國航空工業集團首席技術專家劉勁松表示,過去飛機、汽車、火車主要採用俗稱「鋼煞車」的粉末冶金煞車盤。但隨着飛機速度愈來愈快、能量愈來愈大,煞車盤溫度可達一千多攝氏度,足以將鋼熔化成鋼水。在此背景下,國際上展開了「碳/碳煞車盤」的研究。

相比金屬材料,碳材料具備重量輕、耐高溫、壽命長等不可替代的優勢,目前國際主流民航客機均規模化採用碳煞車材料。但由於被國外3至4家企業壟斷,民航碳煞車長期屬於高價耗材,整套備件單價高昂。

民航碳剎車屬於高價耗材,整套備件單價高昂,被業內稱作 「黑色黃金」。(央視財經影片截圖)
國產濕法高性能碳纖維可為航空航天、海上風電輕量化部件提供關鍵材料支撐。(央視財經影片截圖)

劉勁松透露:「一套碳煞車盤每年的更換成本能夠達到幾十萬元,一架飛機一年需要一兩百萬元的高昂更換成本。」為了打破壟斷,中國科研團隊在傳統「碳/碳煞車」基礎上自主研發出「碳/陶煞車」材料,具備耐潮濕、抗高溫、全溫域制動更穩定的特點,實現技術「彎道超車」。

劉勁松指出,在國內同行進入該領域並實現突破後,國外供應商隨即對產品價格進行了大比例下調,下調幅度高達70%以上。

目前,國產民用高性能煞車材料的應用邊界持續拓寬,並全面延伸至新型航空領域。從高性能碳基複合煞車材料研究、煞車盤制備,到防滑電控煞車系統的應用,整條產業鏈已全部實現本土化量產。