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　　一、碳纖維的歷史

　　碳纖維起源可追溯至1860年，由英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲中發(fā)明并獲得專利。它是一種纖維狀碳材料，呈黑色，質(zhì)堅(jiān)硬，是一種強(qiáng)度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫，又能像銅那樣導(dǎo)電，具有電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等綜合優(yōu)異性能的新型材料，因其制造技術(shù)難度大、實(shí)用價(jià)值高，被業(yè)界譽(yù)為“黑色黃金”。

　　二、碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域

　　碳纖維“外柔內(nèi)剛”，不僅具有碳材料的本質(zhì)特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟和可加工性，是新一代高性能增強(qiáng)纖維。比頭發(fā)絲還細(xì)幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體，經(jīng)過特殊復(fù)合成型工藝制造，即可獲得性能優(yōu)異的碳纖維復(fù)合材料，能夠廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領(lǐng)域，是國防軍工和民用生產(chǎn)生活的重要材料。

　　20世紀(jì)50年代，為了解決導(dǎo)彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)難題，美國率先研制出粘膠基碳纖維。1959年，日本近藤昭男發(fā)明了聚丙烯腈基碳纖維。由于碳纖維在軍事領(lǐng)域凸顯出提升武器裝備性能的優(yōu)異表現(xiàn)，引起了軍事強(qiáng)國的高度重視。隨后一些國家重點(diǎn)投入，不斷研制出更高性能、更多品種的碳纖維。日本先后突破高強(qiáng)、高模性兼?zhèn)涞纫幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)難題，使所研制的碳纖維復(fù)合材料獨(dú)具優(yōu)異的抗疲勞性能和環(huán)境適應(yīng)能力，其整體水平一路領(lǐng)先。

　　碳纖維看似簡單，但其制造工藝十分復(fù)雜，是一項(xiàng)集多學(xué)科、精細(xì)化、高尖端技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程，涉及化工、紡織、材料、精密機(jī)械等多學(xué)科領(lǐng)域，整個(gè)流程包含溫濕度、濃度、粘度、流量等上千個(gè)參數(shù)高精度控制，稍有不慎就會(huì)嚴(yán)重影響碳纖維性能和質(zhì)量穩(wěn)定性，所以遠(yuǎn)非一般工藝技術(shù)所能媲美。

　　三、碳纖維的現(xiàn)狀

　　隨著當(dāng)今碳纖維及復(fù)合材料廣泛應(yīng)用，規(guī)模化生產(chǎn)成為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重大瓶頸。每個(gè)量級(jí)的生產(chǎn)雖原理相同，但對(duì)各種工藝參數(shù)精確控制難度卻有極大不同，十噸級(jí)、百噸級(jí)的生產(chǎn)線，不能簡單復(fù)制到千噸級(jí)，例如聚合反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，使得溫度均勻性恒定性極難控制。正因如此，目前只有極少數(shù)國家能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出高性能碳纖維，且核心技術(shù)長期主要掌控在日本和美國企業(yè)巨頭手中。其中，日本的三家公司碳纖維生產(chǎn)能力就占世界四分之三，成為業(yè)界“巨無霸”。