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①工廠車間里的T1000級碳纖維。倪思潔/攝

②T1000級碳纖維單絲（上）與頭發絲的對比。山西煤化所供圖

③原絲逐漸變成金黃色。倪思潔/攝

“由于技術封鎖，我們每一步都是在摸著石頭過河。”1月10日，中國科學院山西煤炭化學研究所（以下簡稱山西煤化所）副所長、研究員張壽春在回憶T1000級碳纖維國產化歷程時說。

從2024年起，瞄準T1000級碳纖維，山西煤化所和華陽碳材科技有限公司，在山西大同建設了“千噸級高性能碳纖維一期200噸/年示范產業線”。目前，該產業線已于2025年11月正式投產，關鍵裝備全部國產化，實現了T1000級碳纖維全流程的自主可控，在高端碳纖維制備領域打破了國外技術封鎖與市場壟斷。

“該成果解決了又一項高端材料‘卡脖子’問題，為航空航天、新能源、低空經濟等領域提供了自主可控的材料基石。”張壽春說。

被禁運的“黑色黃金”

碳纖維被稱為材料界的“黑色黃金”。它比同樣粗細的鋼鐵強好幾倍，一根鉛筆芯粗細的碳纖維，能輕松吊起一輛小汽車，而它的重量卻只有鋼鐵的1/4左右。

在航空航天領域，飛機、衛星、火箭、空間站需要它；在民用工業領域，高端跑車、風力發電葉片、建筑、機器人等都要靠它來提升性能；在體育休閑和醫療健康領域，自行車、球拍、骨科植入材料、手術器械等也要用到它。

碳纖維家族，包含T系列、M系列等成員。T系列是高強度碳纖維，“T”后面的數字越大，抗拉的能力越強，有T300、T800、T1000等；M系列是高模量碳纖維，“M”后面的數字越大，抗變形的能力越強，有M40、M55J、M60J等。

“高性能碳纖維是航空航天裝備升級換代急需的戰略性關鍵材料，日本、美國等國家始終對我國進行產品禁運和技術封鎖。”張壽春說。

2005年起，日本、美國等國加緊了對我國碳纖維技術的封鎖和產品的禁運，致使我國高端領域用碳纖維陷入“斷糧”境地，不少國家重要尖端裝備“無米下炊”。

張壽春記得，2005年前后，他曾去國外參加一個展會，當時日本碳纖維公司的展臺上，擺滿了各類碳纖維產品。張壽春想湊上前去看一看，參展方一看他們戴著中國的胸牌，立刻阻止了他們。

也正是從那年春天起，山西煤化所臨危受命，承擔國家急需的宇航級T300碳纖維生產任務。此后，隨著我國高性能碳纖維技術獲得突破，T300、T700、T800等碳纖維逐漸實現量產。

關鍵裝備全部國產化

T1000級碳纖維是碳纖維領域的高端產品，一直以來，我國未能形成穩定的規模化生產技術。

2016年，在完成濕法T300、T700、T800碳纖維的研制任務后，張壽春團隊瞄準了T1000。他們決定用第二代碳纖維技術——干噴濕法碳纖維技術研發T1000。

短短幾年間，團隊在基礎原理、核心工藝、國產化設備方面持續發力，研發出具有自主知識產權的T1000、T1100級碳纖維等關鍵技術，為千噸級高性能碳纖維示范項目打下了基礎。

2024年，山西煤化所聯合華陽碳材科技有限公司，在山西大同啟動建設千噸級高性能碳纖維一期200噸/年示范產業線。

山西煤化所正高級工程師、張壽春團隊成員經德齊介紹，該生產線上的T1000級碳纖維以丙烯腈為原料，每束碳纖維包含1.2萬根超細單絲，碳含量超過95%，屬于高強度、中等模量的精制高性能碳纖維，既滿足剛性承重需求，又具備適配復雜工況的柔韌性，是工業領域的“黃金配置”。

“T1000級碳纖維主要應用于對性能和可靠性要求極高的航空航天及高端工業領域。它的單絲直徑只有5至6微米，拉伸強度卻突破6600兆帕，與T800相比，強度提高10%至20%；密度僅為鋼的1/4，強度卻是鋼的5倍以上。以一束1米長T1000級碳纖維為例，重量僅0.5克，卻能承載200多公斤的載荷，相當于3個成年人的重量。”經德齊說。

“大步向前，絕不能退縮”

如今，在工廠車間，《中國科學報》記者看到，超細的白絲從有幾千個微孔的金屬板上被均勻擠出，像下饸饹面一樣，進入水里，經過漂洗、刷油后，被牽伸、卷繞；之后，白色絲束在自動化流水線上，逐漸由乳白色、金黃色、深褐色、棕黑色，一步步變成有輕微金屬質感的黑絲——T1000級碳纖維。

“這條生產線上的關鍵裝備已經完全國產化。”張壽春說，生產線采用我國自主研發的干噴濕紡技術路線，突破了大容量原液高效聚合、多紡位原絲織態控制、大通道碳絲穩定均一化等核心工藝。

接受采訪時，張壽春篤定而自豪，但就在短短半年前，他們還是另一種截然不同的狀態。那段時間，張壽春帶著團隊幾乎把所有的時間都投在了生產線裝配、調試上，他們焦慮、疲憊、緊張。

最緊張的一段時間是2025年9月。當時，生產線產出了合格的產品，但產品性能的穩定性還不夠，于是，團隊進入最為關鍵的穩定性攻堅階段。張壽春和團隊成員反復排查合成車間的每臺設備。炭化車間熱，紡絲車間冷，他們每天在近50攝氏度的炭化車間里悶出一身汗，又在冰冷的紡絲車間里冷得起雞皮疙瘩，衣服濕了干、干了濕。

爬設備、查儀表、核數據，一個多月后，他們終于揪出了導致產品穩定性不夠的“罪魁禍首”。整改完成后，碳纖維的性能穩定下來。2025年11月，生產線正式投產。

完成這項大工程后，張壽春團隊并不打算停下來。他們將目光瞄準了更高強度的T1200、T1500級碳纖維。“雖然艱辛，但新一代自主化技術研發要大步向前，絕不能退縮。”張壽春說。

（原載于《中國科學報》?2026-01-15?第1版?要聞）