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 碳纖維具有高比強度、高比剛度等優異性能，廣泛應用于航天、航空、軌道交通、機器人手臂等高端制造領域，是最重要的國家戰略基礎新型材料之一，并因此為以美國為首的國際發達國家所管控。

按制備原料劃分，碳纖維主要分為黏膠基碳纖維、聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青（PITCH）基碳纖維三大類。PAN基碳纖維占據了絕大多數碳纖維市場，是碳纖維家族中的老大，在近十年來，中國現已逐步實現了國產化，有力支撐了中國先進戰機、衛星等尖端裝備的自主可控。

然而，如何讓飛行器飛得更快，看得更遠，如何賦予碳纖維復合材料更好的力學和熱學性能，如何讓碳纖維復合材料在大型和超大型裝備中應用？高性能瀝青基碳纖維呼之欲出，國產化迫在眉睫。

目前市場上已有的PAN基碳纖維的最高模量是580GPa，導熱系數最高是160 W/m·K;而高性能瀝青基碳纖維模量超過800GPa，導熱系數最高可達1000 W/m·K以上，是銅的兩倍半，是當前最好的結構與功能一體化材料。在應用中，高性能瀝青基碳纖維常和PAN基碳纖維聯合設計、配合使用，擴展了力學設計區間，同時賦予其全新的功能特性。二者相輔相成，大大拓展了高性能碳纖維的應用領域和市場空間。正是基于此，瀝青基碳纖維被業內人視為碳纖維行業的下一個金礦。

只不過，瀝青基碳纖維的開發難度較PAN基碳纖維有過之無不及。事實上，國際上僅有美日的3家企業完成了瀝青基碳纖維的產業化，但對我國實施了更為嚴格的技術封鎖。我國對相關的研制也不甘落后，從上世紀七十年代起，國內已經展開了相關的研究工作，但由于各種原因一直未能取得產業化的突破，空前的開發難度讓很多企業望而卻步。

在三秦大地，畢業于北京化工大學的張建國，創立了陜西天策新材料科技有限公司（簡稱“天策科技”）。張建國帶著一群熱血青年組成的團隊，迎難而上、臥薪嘗膽，用近七年的青春摸索出了瀝青基碳纖維的產業化之路。中國又多了一項不再受制于人的戰略新型材料。

雄關漫道，封鎖下的瀝青基碳纖維產業

高性能瀝青基碳纖維作為有巨大影響力的核心戰略物資，可廣泛應用于軍工、航空航天、電子、交通運輸、體育用品、能源裝備、醫療器械等領域。

而以航天、航空為代表的中國尖端科技領域對這種材料需求迫切，據相關數據顯示，預計2021年，我國各個領域對瀝青基碳纖維的需求量將達到645噸。但國外對我國實施嚴格的技術封鎖，管制級別一直高于PAN基高強中模級碳纖維和高強高模級碳纖維產品。

國際上僅有美國氰特、日本三菱和日本石墨纖維三家公司擁有產業化技術，這些國際公司的瀝青基碳纖維技術已經沉淀數十年，由軍用需求帶動產能，產能分別為230噸、1000噸和180噸。盡管目前美國制造業已經弱化、日本市場自我消化有限，仍然設置了對中國的嚴格禁售條例。這些碳纖維企業與中國市場雙方都只能眼巴巴看著對方無緣“牽手”。

為打破這一困局，也有高校和科研機構在暗暗較勁。事實上，瀝青基碳纖維在實驗室已經取得了一些成果，但在產業化的探索上一直舉步維艱。

其產業化的難點在哪里？國外對中國瀝青基碳纖維的封鎖不僅在產品層面，在技術和原材料方面都實施嚴格的管制。與PAN基碳纖維的原料取自于聚丙烯腈不同的是，瀝青基碳纖維的原料取自于石油和煤炭，而石油和煤炭的成分十分復雜，這使得在合格的原材料獲取上門檻變高；其次，在把渣油轉變成中間相瀝青之后，需要進行熔融紡絲，在這個過程中，由于中間相瀝青紡絲強度很低，輕輕一碰就碎，難以保證成絲率。這兩者使得高性能瀝青基碳纖維的制備難度極高。

沒有原料、沒有設備、沒有技術，成為橫亙在中國瀝青基碳纖維國產化面前的三座大山，也成為張建國率領下的研發團隊立志要攻克的難關。

篳路藍縷，寫字樓里出來的生產工廠

1993年，就讀于北京化工大學的張建國與中間相瀝青基碳纖維結緣，參與了相關領域的研究工作，并認識了大師兄遲偉東。當時瀝青基碳纖維應用的領域并不明確，因此這個項目也被束之高閣。但碳纖維的夢想自此在張建國的心中扎下了根。

2004年，還在上海交通大學攻讀材料學博士的張建國放棄了學業，開始了他的新材料生意，他的“戰場”也從新材料理論的研究轉向了新材料的應用實踐。對行業情況熟門熟路的他越來越感覺有必要將瀝青基碳纖維國產化，雖然他深知這注定是一條充滿荊棘之路。

說干就干。2008年，張建國創立了天策科技，針對瀝青基碳纖維及復合材料展開研制與生產。他明白，向科技險峰攀登的路上永遠不會孤行，不久后，師兄遲偉東在實驗室里傳來消息，其一直進行的研究也取得了重要成果，在實驗室打通了中間相瀝青的紡絲、氧化、碳化連續化工藝。

2013年，經過前期的深入論證和探索，天策科技組建專門研發團隊在西安國家民用航天基地開啟了瀝青基碳纖維的產業化步伐。經過2000多個日夜持續攻堅，天策科技交出了一份優異的答卷：在關鍵工藝方面，實現連續原絲生產和連續石墨纖維生產；在關鍵設備方面，自主研發的石墨化爐取得突破，最高石墨化溫度3200℃；應用研究方面，碳纖維織物的制備及碳/碳復合材料小樣制備，性能達到預期；放大設計也實現通關。

目前，天策科技建成了1.5噸的產線，同時正在籌備20噸級的產線。“現在產業化工藝路線的打通，也就意味著擺脫了被‘卡脖子’的現狀。”張建國說。

復盤這些年為實現瀝青基碳纖維產業化而奔走的歷程，張建國感慨萬千，發現遇到的挑戰遠比想象中的多。從2013年開始，天策科技花了近四年的時間對關鍵裝備和工藝路線進行了突破，又花了三年時間對產品進行穩定化和性能的提升。

如果去天策科技拜訪會發現，其小試生產線竟是設置在寫字樓的八樓內，因為產線要求是一個細長型的空間，于是張建國將產線搬到了這棟寫字樓，在頂樓設置水箱，樓下擺放著變壓器，其他樓層和車庫等都被這條生產線“霸占”了不少空間。張建國尷尬一笑表示，因為各種原因，一直拖著在這棟寫字樓里搞生產。

盡管諸多不便，張建國還是顯得很樂觀，他調侃道，整個研制的過程其實還挺有意思的，“有困難要上，沒有困難制造困難也要上”成了張建國和他的團隊的口頭禪。

在設備方面，張建國也屢屢碰壁。瀝青基碳纖維制備過程需要超高溫爐子，在國內購買不到，張建國思忖著去國外引進，但國外四處吃閉門羹，只好自己研發。一開始通過委外加工，所有的設備都自己進行根據實際情況改良，甚至工藝細節上的設備也經過了改良。

自己改良設備的路程雖然充滿了坎坷，耗費了大量時間，但收獲不少，天策科技的高溫爐改造取得了不錯的成績，“現在可能國內最高溫度的爐子就在我們這里。”

他對《大國之材》表示，這是一個技術密集型、資源密集型、資金密集型的行業。沒有技術就自己摸索，缺少資源想辦法整合，需要資金就傾囊投入。整個項目立項至今，天策科技投入了6000多萬元，資金的來源全部是自籌。

七年的投入也培養出一個50多人的年輕研發團隊。“雖然還在持續投入階段，但大家都有這樣一種情結，想要努力把這件事情做好。”在這些年輕人看來，前面那么多在別人看來不可能的困難都戰勝了，后面再多的挑戰也都會迎刃而解。

在技術團隊的努力下，天策科技已經在瀝青基碳纖維產業化的各主要環節都形成了自主知識產權，目前已經相繼獲得了多項國家專利，形成了有別于國外幾家現有瀝青基碳纖維產業化企業的技術創新和獨特工藝。這個如磐石般穩定的團隊磨礪出的敢打硬仗的氣質，在張建國看來更是天策科技這七年積累下來的最寶貴的財富。

曙光乍現，抓住機會將優勢轉化為勝勢

瀝青基碳纖維產業化之路布滿荊棘，支撐一貫低調的張建國堅持走下來的，除了給力的技術研發團隊和根植在心中的國產化情結，還有他對這個材料應用前景的信心。

張建國的思路是通過高端應用帶動技術，把技術孵化成熟，進而擴大產能、降低成本，成為高端制造業普遍用得起的好材料。目前，瀝青基碳纖維的應用場景還集中于不計較成本的、較為特殊的航空航天等尖端領域。

張建國認為，目前應用和產業化已經較為成熟的“老大哥”PAN基碳纖維為瀝青基碳纖維的發展具有非常大的借鑒意義：“和PAN基碳纖維應用拓展的路徑不同，瀝青基碳纖維是從高端的領域往下延伸。不過其市場增長的方式也會像PAN基碳纖維一樣，從起始的不足噸級到最終萬噸級的市場。”

盡管目前因為技術和產能限制，導致成本較高，但瀝青基碳纖維的原料成本有更多的下降空間。張建國算了一筆賬，PAN基碳纖維的收率在45%左右，如果瀝青基碳纖維進入百噸生產線，其收率可達70%左右。

在張建國看來，瀝青基碳纖維更多扮演的是與PAN基碳纖維相輔相成的角色，由于其模量高，在工業高精度裝備、軌道交通和建筑補強等領域內將PAN基與瀝青基碳纖維混合起來使用。“因為復合材料具有可設計性，兩者結合能夠在結構上向更高的性能發展，在功能上也向全新的領域延伸，兩者結合使用也將擴展整個碳纖維的應用。”

盡管前景可觀，張建國坦言天策科技需要面臨的挑戰依然不少。其深度研發涉及多個領域、多個學科，技術難度大、研發周期長；項目需要大量的資金持續的投入，投資強度之高，往往超出憑企業一己之力所能及的范疇；項目成功需要相關行業的資源深度的介入，包括上游的油企、煤企資源，以及下游的客戶市場資源。對于資源的整合，張建國始終抱著開放且積極的態度。

時間緊、任務重！業內人士認為，未來3-5年對中國實施出口管制的局面不會變，已經有多家大型央企和上市公司都對此表現出持續的濃厚興趣，瀝青基碳纖維行業科創屬性鮮明，正在成為投資熱點。對于天策科技而言，如何抓住這個時間窗口，將優勢轉化為勝勢，至關重要。

張建國表示，天策科技計劃兩年內建設20噸到100噸生產線，聯合能夠提供資源深度鏈接的合作伙伴，加速20噸線到100噸線的建設。“以重點項目為牽引深耕下游尖端裝備市場，實現產業化技術的自主可控和穩定的供貨不受國外影響。”

“再過5-10年左右，解決了百噸生產線的穩定性問題，進入中國先進制造業的大面積應用將成為可能。”張建國憧憬道。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。期待天策科技這家從寫字樓里走出的工廠更加興旺，更期待高性能瀝青基碳纖維這顆碳纖維家族的明珠早日璀璨綻放。