NEWS TODAY
美国为首的西方国家在新材料领域对中国实施比较严格的禁运政策，尤其是高端碳纤维产品，中国很难购买到。而中国正在蓬勃发展的航空航天产业未来需要大量的高端碳纤维材料来支撑，如果这种新材料不能突破，航空航天领域始终都会落后于欧美发达国家。
2023年8月20日，国产的T1000级碳纤维实现千吨级量产，真正实现了大批量生产，这是中国高端碳纤维自主供应的里程碑，未来一定会把这种高性能碳纤维材料大批量应用于航空航天等领域，带来航空航天、先进军工的升级换代，缩短与西方在这些领域的差距。
(资料图片仅供参考)
中国在碳纤维研究和生产领域已经取得了长足的进步，而且在碳纤维产量上已经取得了非常出色的成绩，成为全球碳纤维产量最高的国家，也是碳纤维使用量最高的国家，可谓是碳纤维产业的大国了。但是中国并不是碳纤维产业的强国。
大家都知道，碳纤维很贵，但是碳纤维分为很多的级别，不同级别的碳纤维价格是不一样的。中国虽然是世界上碳纤维产量最高的国家，但中国产的碳纤维绝大多数都是T300、T700等低端碳纤维，性能比较差，只能在相对低端的领域应用，利润率比较低。只有那些能用到航空航天军工领域的碳纤维才是高端碳纤维，利润率才是最高的。
就拿2022年的统计数据（据林刚的论文2022全球复合材料市场报告）来说，全球碳纤维%应用于风电产业，%应用于体育用品产业，%应用于航空航天军工产业。从使用量上来说，航空航天军工产业排在第三位，全年使用量2万吨。但是从销售金额来说，航空航天军工产业的销售金额排第一位，总金额近16亿美元，占比达到%，原来第一的风电产业销售金额排第三，占比只有%。按平均单价来说，航空航天用碳纤维的单价是风电用碳纤维单价的4倍以上。这些高端碳纤维，售价高、利润率也高，是碳纤维产业必争之地。中国是世界上最大的碳纤维生产国，同时也是世界上最大的碳纤维进口国，而且碳纤维出口量很少，这里面所欠缺的恰恰就有能用到航空航天军工领域的高性能碳纤维。
NEWS TODAY
中国要想成为碳纤维产业强国，必须尽快实现高性能碳纤维的量产。不仅可以真正成为碳纤维产业的强国，同时也能真正摆脱西方国家针对中国的高端碳纤维禁运，能够自主发展更高端的航空航天军工产业。
能够算上高性能碳纤维的T800级，是可以应用到航空航天等高端领域的，中国已经实现了量产，而且也开展了相关应用。随着中国航空航天产业发展的加速，已经把T800级碳纤维应用到了航空航天领域，比如中国推力最强的固体火箭力箭一号，就是使用国产碳纤维复合材料制造的轻量级外壳，降低了火箭自身的重量，提高了火箭的运力。此外，中国也正在试验把T800级碳纤维复合材料用到液体火箭燃料贮箱上。
但是相对于西方发达国家来说，中国的T800级碳纤维，在航空航天军工领域还属于低端的产品。西方早就实现了T1000级以上碳纤维的批量应用。比如日本，早在1986年就已经研发出了T1000级碳纤维，30多年前就已经实现了T1000级碳纤维的量产，2014年已经量产了更高性能的T1100级，近期已经实现了T1400级量产，很快T1600级也会面世。日本的高性能碳纤维主要供应日本和美国的航空航天军工领域。
另外，所谓T300、T700、T800、T1000等这种分类方式，本身就是日本东丽公司选用的分类方式，其它国家的产品往往都按照这个标准的性能进行对标。
日本的航天活动不算太频繁，但日本的火箭生产水平并不低，不仅火箭运力在世界范围排在前列，掌握大推力液氢液氧发动机，同时也早早的就把碳纤维应用到了固体火箭生产上。日本H2A火箭，安装着四个不起眼的小助推器，这四个助推器是推力很大的固体助推器，外壳材料就是用T1000级碳纤维复合材料来制造的。要知道这枚火箭早在2001年就已经实现首飞了，而中国使用碳纤维复合材料外壳的最先进固体火箭力箭一号，直到2022年才实现首飞，而且使用的碳纤维复合材料只是T800级的。
军用领域，美国也早就把T1000级碳纤维复合材料应用到了导弹生产上，用来发射小型动能导弹。中国的导弹虽然也开始用碳纤维复合材料了，但材料性能还达不到T1000级别。此外，还有先进的战斗机、民航飞机也开始大量使用T1000级以上的碳纤维复合材料，中国同样还存在一定的短板。
既然T800级碳纤维已经可以用到航空航天军工上，为啥非要用T1000级呢？大家自然都能想到，T1000级比T800级更结实，更安全，性能更好。从拉伸强度这个指标来说，T300级碳纤维是，T800是，T1000是，而钢铁只有左右。简单来说，T1000级碳纤维是非常结实的，同等粗细的情况下，要想拉断T1000级碳纤维，需要用的力是T300的近两倍，钢铁的十倍左右，即使比同样是高端碳纤维的T800级也能高出不少。
强度高，可不止意味着结实，还可以带来更多的好处。就拿造火箭来说，固体火箭就像是一个大炮仗，但这个炮仗不能被炸开，只能从尾部喷火，那火箭的外壳需要耐受几十个大气压的压强，还要耐受很高的温度。所以固体火箭一般都不用铝合金来制造外壳，要么使用笨重的钢铁外壳，要么使用结实的碳纤维外壳。使用碳纤维外壳相对于钢铁外壳来说可以大幅度降低火箭外壳的重量，提高火箭运力。
但是早些年因为碳纤维的成本太高，碳纤维外壳的固体火箭并不多。随着碳纤维产量越来越高，成本越来越低，在固体火箭上的使用比例越来越高了。当然，同样是碳纤维，T1000比T800的性能更强，造出来的外壳更结实。在规定的压力指标下，使用T1000碳纤维比使用T800碳纤维用量更少，也就是使用T1000碳纤维可以让火箭外壳更加轻便。
对于多级火箭来说，越靠近上面的火箭段，对重量的要求就越高，上面级火箭减重带来的经济效益更大。印度最新的固体火箭，虽然主要使用钢铁外壳，但最上面的火箭外壳也换成了碳纤维复合材料。欧洲的织女星火箭，第二级第三级火箭选择了T1000级碳纤维复合材料。上面级火箭选择更先进的碳纤维复合材料，可以进一步提升火箭运力。相信中国未来的固体火箭，至少会在上面级火箭上选择T1000级以上的碳纤维复合材料，以进一步提高火箭的性能。
军事上的远程固体导弹也会使用碳纤维复合材料，使用T1000级以上的碳纤维复合材料，可以增加导弹射程或者增加载弹量，从而提高导弹的性能。随着T1000级碳纤维产量的增加和成本的不断下降，在军事上的使用量只会越来越大。
T1000级碳纤维在航天领域还有一个很重要的应用，就是制造航天级压力贮箱。大多数的火箭，在发射后都需要氦气加压把燃料推出贮箱，那氦气必须要有一个能耐受很高压力的储存罐来储存。发达国家的火箭氦气瓶往往都会用碳纤维复合材料来制造，质量小、强度大，能够在一定程度上提升火箭的性能。相信中国的火箭也会在这个领域加大改进力度，实现氦气瓶的升级换代。
航天领域新型发动机电推进发动机的普及度越来越高，尤其是SpaceX公司几千个星链卫星全部使用电推进发动机，中国的空间站也用上了电推进发动机。这些电推进发动机全部使用稀有气体氙或者氪来做推进剂，这些稀有气体需要使用能耐受高压的气瓶，这类气瓶最好也是用碳纤维复合材料来制造。T1000级以上的碳纤维复合材料在制造压力容器方面有明显的优势，未来使用量会越来越大。
造飞机领域，同样如此。现在先进战斗机和先进民航客机的碳纤维用量越来越大，一些飞机碳纤维使用比例已经超过了50%，下来还会有越来越多的飞机加大碳纤维的用量。比如中国准备研发的C929飞机，就会大幅度增加碳纤维使用比例。还有以后的五代战斗机、六代战斗机、先进无人机、高性能直升机等，这些都会大量使用先进碳纤维复合材料，可以想到T1000级以上的碳纤维使用量只会越来越大。
总之，中国实现T1000级碳纤维批量化生产正当其时，未来大有可为。
其实中国早在2015年之前就已经研发出了T1000级碳纤维，2016年就已经实现百吨级生产，而且是两家公司实现了这个级别碳纤维的生产。近期这个千吨级量产的企业是第三家大批量生产T1000级碳纤维的企业，也就是说中国已经有至少三家企业可以实现T1000级碳纤维的生产了。随着产量的不断增加，工艺的不断成熟，中国的高性能碳纤维很快就会推动国产应用领域的不断加大，可以说未来可期。
希望中国碳纤维产业能尽快缩短与发达国家的差距，尽快实现高性能碳纤维不再受制于人。
标签：
