有一种材料很神奇，上天，可以用在航天航空，下地可以用在超级跑车上，甚至，可能就在你的手上。他就是被称为“黑黄金”的碳纤维，除了前面说的航天航空和超级跑车，他现在已经普遍到可以被制作为手机壳。然而，很多人不知道在几年前的中国，他还是有价无市的“黑黄金”。

碳纤维厉害在哪？中国为何被卡了脖子？又是如何摆脱掣肘的呢？

今天睿哥来聊一聊这个神奇的“黑黄金”。

偶然的发现

在碳纤维被无意间发明出来的时候，没人能想过它将来能有这么大的作用，爱迪生不过是想为他的新发明找到合适的灯丝。1880年，爱迪生在将棉麻竹等天然植物纤维炭化后，得到了碳纤维，但是当时得出的碳纤维，因为气孔过多，脆性太大，并不是做灯丝最理想的材料。

从那以后，大家对开启了对新材料的研究，1906年，英国人库里奇发明了钨丝灯，找到了灯丝的理想材料后，大家对于碳纤维的研究也开始变少，直到1950年，美国联合碳化公司，首次用人造丝作原料研制碳纤维。日本紧随其后1959年，日本大阪工业试验所首次用丙烯腈作为原材料制得碳纤维。很快，日本东丽公司就实现了碳纤维产业化，成为丙烯腈基碳纤维技术的领导者。从此世界上就多了一种新型材料——碳纤维。

制造工艺

碳纤维是一种无机高分子纤维，可以由聚丙烯腈、沥青和粘胶这3种材料制成。其中聚丙烯腈原丝的性能最好，占据了超过90%的市场，我们开头说的航天航空就是用的聚丙烯腈基碳纤维，而沥青与粘胶级碳纤维的性能就稍差，不过胜在成本低也是一种不错的新型材料。

要制作聚丙烯腈碳纤维，我们首先要用到的就是石油，事实上，爱迪生在发明出碳纤维的时候，所用的材料是棉麻竹，但是今天我们穿的很多衣服都是石油做的，所以二者是有一些相同性质的。

石油在经过裂解、氨氧化等一系列步骤，就能得到一种类似于布料材质的物质，聚丙烯腈。工厂将这种物质进行纺织加工后，就能得到聚丙烯腈原丝，对原丝进行预氧化、碳化等工艺后才能得到碳纤维。

碳纤维制成后并不能真正使用，要满足应用需求的话，还需要将碳纤维和高质量的树脂进行加工，所以碳纤维的制作很复杂的，但是这样复杂的工艺也给碳纤维带来了极其优越的性能。碳纤维拥有比不锈钢轻50%，比铝合金轻30%的重量，却能有比玻璃纤维复合材料更高的强度。

因此，这样的新型材料也迅速获得了市场的青睐，航空航天将碳纤维应用到机身的打造上，密度小，但抗压能力强的特性直接干掉了钛合金，钛合金的密度是4500kg/立方米，之前钛合金正是以密度小，抗能力成为航天设备的外壳，然而我们今天说的碳纤维，密度就只有1400-2000kg/立方米，即使后续还要涂上树脂强化，密度也不会超过1600kg/立方米。

除了这些优点，碳纤维还拥有比钢铁更强的抗压能力，想要将拉断碳纤维需要用上比拉断钢铁2-4倍的力，也因此碳纤维更不容易疲劳，我们知道，铁丝虽然很硬，也不容易拉断，但是只要我们在铁丝上来回折，很快铁丝就会断，但碳纤维因为不是金属，所以并不像金属容易金属疲劳。种种优越的性质使得它成为航空航天领域的新宠。

美国波音公司的波音787就是世界上第一台使用碳纤维的飞机，整辆飞机50%都是用碳纤维制造的，为飞机车身减轻了重量，提高了飞行速度。这样的材料也被应用于汽车外壳，不过仅限于跑车和F1赛车，因为这个材料不仅很贵，而且无法修缮，一经损毁就只能整车换。

当然，碳纤维也不是高岭之花，除了在这些高端产品上应用，像我们平常的体育器材，羽毛球拍、网球拍其实也都用上了碳纤维，风力发电行业用它来制造风力发电的部件，医疗领域中，很多假肢、轮椅和病床也都是碳纤维做的，碳纤维现在已经遍布我们的生活。

碳纤维以优越的性能和极强的实用性成为很多人追捧的新型材料，但由于制造碳纤维的尖端技术都掌握在美国和日本两国的企业中，所以美日两国作为上位者，就可以随意进行价格打压，甚至是断供。

中国是怎么被卡脖子的？

在碳纤维出世的时候，是美国的联合碳化公司（UCC）是第一个进行研发的，所以他也是当时国际上首屈一指的碳纤维老大，虽然它看准了碳纤维的前景，但错就错在选错了原材料，此前我们提到过，碳纤维可以用聚丙烯腈和沥青制作，美国国所选的是沥青，而在当时还是小公司的日本东丽公司选中的是聚丙烯腈。

现在我们都知道，用聚丙烯腈的碳纤维性能比用沥青的更好，所以上世纪70年代的时候，东丽以更优质的碳纤维迅速吞噬联合碳化公司的市场份额，东丽公司的崛起之势自然也让联合碳化公司感受到了威胁，所以迅速向东丽公司提出合作，想成为东丽公司在北美市场的独家代理商，进行技术授权。

UCC所想的并不是运用代理商的身份赚中间价，而是想利用代理商的身份让市场依旧抓在自己手中，然后把东丽公司的技术学透之后，就把东丽踢走。

只是天不遂人愿，这时候UCC发生了一件大事故，他们在印度的工厂发生了一起严重的氰化物泄漏，有多严重呢，这场事故直接造成2.5万人死亡，55万人间接死亡，另外还有20多万人永久残废，即使是现在当地居民的患癌率和儿童夭折率也远高于印度其他地区，这也成为人类史上最严重的化学泄露事件。

发生了这么大的事，可想而知，UCC当时一度陷入危机，市场都开始抵制UCC的产品，而当时恰逢飞机市场激增，正需要大量的碳纤维，所以东丽公司迅猛崛起，一跃而上成为与美国联合碳化公司并肩的企业。

两个大牛打架，中国并没有因此就幸免。事实上，碳纤维一直都在西方国家对中国的制裁名单内，而且限制等级是跟现在的芯片等级一样。

有多夸张呢？美国和日本会满世界的逮捕那些想买碳纤维的人，即使这些人购买碳纤维只是想用来生产很寻常的羽毛球拍。

2013年，就有一个江苏商人被美国安全局逮捕，怀疑他是中国的间谍，理由是他购买了T-800碳纤维。

在当时，中国并不具备生产T-800碳纤维的能力，最多只能生产T-300的，而在国际上，美日两国的T-800碳纤维产能是很充足的，但他们并不向我们开放全部市场，只允许我们小量的购买，物以稀为贵，这也是那时候碳纤维那么贵的原因。

其实中国研究碳纤维的时间并不比美国和日本落后多少。上世纪70年代中期，我国就已经开展了相关的技术探讨，并且成立了研究院，到了80年代，我国已经大大小小有几十家的碳纤维企业，只是用的是国外淘汰的技术，工艺水平跟不上。因此很长一段时间里，我国的高端的碳纤维都需要依赖进口，直到近五年，国家大力推进碳纤维的研发，终于在2017年，我国突破了t800碳纤维的制作工艺，打破了美日两国在中高端碳纤维上的垄断，目前我国已经能生产t1000的碳纤维。

除了在技术上有了突破，我国在产能上也即将追赶上美日两国，2019年的时候，中国蓝星的产能已经成为仅次于日本东丽的碳纤维企业，目前，中国是仅次于美国和日本最大的碳纤维产能国家。

为了在产能上占据优势，今年年初，上海石化大丝束碳纤维项目开建，我国将在已经成熟的大丝束碳纤维上发力，虽然他并不是最尖端的技术，但是却拥有比小丝束更广的市场，目前这个项目总投资达到35亿元，目标是每年生产1.2万吨的大丝束碳纤维，这个项目也势必会为我国的碳纤维产能增色不少。

不过也别高兴得太早，中国虽然摆脱了此前“卡脖子”的窘境，但其实，目前国际最顶端的碳纤维技术依旧掌握在日本和美国的手中，在我国突破t1000碳纤维工艺的时候，日本东丽已经能生产t1200了，所以我国与国际顶尖水平仍有一段距离。

但从近几年国内碳纤维技术进步的速度来看，想要达到与美国和日本并肩的科技水平也只是时间问题，睿哥相信，未来碳纤维中的“世界顶级水平地位”也有中国的一席之坐，你们觉得呢？

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