從煤老板到“材料之王”！一個(gè)省的突圍，如何改寫中國(guó)科技命運(yùn)？

“它跟芯片一樣重要，是國(guó)防科技的命門。”兩院院士、“中國(guó)材料學(xué)之父”師昌緒曾如此鄭重警示。被他點(diǎn)名的，正是被譽(yù)為“現(xiàn)代材料之王”的碳纖維——這種重量?jī)H為鋼的1/4，強(qiáng)度卻達(dá)鋼的7-10倍的神奇材料，能耐受太空上千度高溫，在零下200度極寒中依舊穩(wěn)定，堪稱科技領(lǐng)域的“萬(wàn)能鑰匙”。

往大了說(shuō)，洲際導(dǎo)彈的耐高溫外殼、運(yùn)載火箭的輕量化箭體、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的機(jī)身骨架，都離不開(kāi)它；往小了講，馬拉松跑鞋的彈性碳板、釣魚佬青睞的輕量魚竿、單手可拎的公路自行車，背后都是碳纖維的功勞。

如今風(fēng)電葉片、高鐵車頭、新能源汽車儲(chǔ)氫罐，乃至低空經(jīng)濟(jì)的飛行器，更是處處可見(jiàn)它的身影。

但很少有人知道，這份“材料自由”的背后，是中國(guó)科研者20年的臥薪嘗膽，更是一個(gè)傳統(tǒng)能源大省的華麗轉(zhuǎn)身。

一、卡脖子之痛：圖紙畫好，卻缺“救命材料”

2005年前后，中國(guó)高端制造領(lǐng)域陷入了一場(chǎng)尷尬的“無(wú)米之炊”。彼時(shí)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目正在醞釀，國(guó)防武器加速升級(jí)，新一代運(yùn)載火箭和衛(wèi)星亟待突破，無(wú)數(shù)圖紙已經(jīng)繪就，卻卡在了關(guān)鍵材料——高性能碳纖維上。

當(dāng)時(shí)全球90%的碳纖維市場(chǎng)被日美企業(yè)壟斷，日本東麗、東邦和美國(guó)赫氏等巨頭牢牢掌控著核心技術(shù)。

由于碳纖維是典型的軍民兩用敏感物資，日美對(duì)中國(guó)實(shí)施了嚴(yán)密的出口管制：你能在市場(chǎng)上買到用碳纖維制造的波音787客機(jī)，卻買不到造飛機(jī)用的高端碳纖維原絲，更別想獲取背后的科研技術(shù)。

當(dāng)時(shí)國(guó)際市場(chǎng)上高端碳纖維價(jià)格飆至250萬(wàn)元/噸，且即便出價(jià)也買不到足量供應(yīng)，中國(guó)高端裝備研發(fā)一度陷入停滯。

事實(shí)上，中國(guó)在碳纖維領(lǐng)域的起步并不晚。上世紀(jì)六七十年代，包括山西煤化所在內(nèi)的多家科研機(jī)構(gòu)就已投身研究，但幾十年過(guò)去，始終擺脫不了“有樣品、沒(méi)產(chǎn)品”的困境——實(shí)驗(yàn)室里能做出幾根高性能樣品絲，一上流水線就斷絲，根本無(wú)法量產(chǎn)。

直到2001年，80歲高齡的師昌緒院士心急如焚，親筆給中央寫信，直言“我國(guó)國(guó)防科技有兩個(gè)最大隱患，一個(gè)是微電子芯片，另一個(gè)就是高性能碳纖維”。這封信直接推動(dòng)了國(guó)家863計(jì)劃碳纖維專項(xiàng)的設(shè)立，一場(chǎng)關(guān)乎國(guó)之重器的材料攻堅(jiān)戰(zhàn)就此拉開(kāi)序幕。

二、破局之路：3年攻堅(jiān)，山西煤化所的生死時(shí)速

2005年春，北京寬溝會(huì)議中心，中國(guó)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)向山西煤化所時(shí)任所長(zhǎng)孫予罕拋出了一個(gè)近乎不可能的任務(wù)：“國(guó)家急需宇航級(jí)碳纖維，你們能不能擔(dān)起重任？”

這個(gè)任務(wù)的難度超乎想象。T300是日本東麗確立的碳纖維強(qiáng)度分級(jí)體系中的入門級(jí)宇航型號(hào)（T代表拉伸強(qiáng)度，數(shù)字越大性能越高），東麗從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)用了整整15年，而中國(guó)給出的期限只有3年。

更關(guān)鍵的是，碳纖維與山西煤化所此前研究的碳黑、活性炭等煤基材料完全不同，工藝復(fù)雜程度不在一個(gè)量級(jí)，當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)甚至對(duì)“宇航級(jí)”的具體性能指標(biāo)都不完全清楚。

但國(guó)家急需，沒(méi)有退路。孫予罕代表山西煤化所立下軍令狀，一場(chǎng)集中全所精銳的攻堅(jiān)戰(zhàn)在山西打響。為了搶時(shí)間，團(tuán)隊(duì)做出了一個(gè)大膽的決定：放棄日美主流的連續(xù)聚合法，采用更易控制變量的間歇聚合法。

連續(xù)聚合法像一條沒(méi)有岔路的高速路，一旦出錯(cuò)就全線停擺，排查故障耗時(shí)巨大；而間歇聚合法像走臺(tái)階，一步錯(cuò)了能立刻調(diào)整，雖要面對(duì)海量相互影響的工藝參數(shù)，但能快速試錯(cuò)迭代。

那段時(shí)間，煤化所的科研人員幾乎住在了實(shí)驗(yàn)室，支起行軍床，每天記錄上百組數(shù)據(jù)，把錯(cuò)誤參數(shù)一個(gè)個(gè)排除。

有人手指泡在化學(xué)藥劑里脫皮，半夜驚醒還在琢磨“是不是紡絲速度沒(méi)調(diào)好”；最苦的時(shí)候，一天要做20次實(shí)驗(yàn)，只為找到最佳參數(shù)組合。這場(chǎng)戰(zhàn)斗并非孤軍奮戰(zhàn)，中科院統(tǒng)籌協(xié)調(diào)了多家院屬單位協(xié)同攻關(guān)：化學(xué)研究所研制油劑，上海有機(jī)化學(xué)研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所負(fù)責(zé)上漿劑研發(fā)，形成了全方位的技術(shù)支撐。

2007年6月，T300碳纖維中試取得階段性成果；9月，規(guī)模更大的原絲線和氧化碳化產(chǎn)線在江蘇揚(yáng)州建成；2008年6月30日，最后期限當(dāng)天，揚(yáng)州產(chǎn)線車間里，第一卷性能穩(wěn)定的T300宇航級(jí)碳纖維緩緩卷出。

中國(guó)就此成為繼日美之后，第三個(gè)能自主生產(chǎn)宇航級(jí)碳纖維的國(guó)家。沒(méi)有慶祝儀式，科研人員小心翼翼地包好材料樣本，他們深知，更艱巨的挑戰(zhàn)還在后面。

三、登頂時(shí)刻：從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，山西完成世紀(jì)轉(zhuǎn)型

T300的突破打破了國(guó)外封鎖，但中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的追趕從未停歇。隨著中復(fù)神鷹、光威復(fù)材、恒神等企業(yè)在中高端型號(hào)上持續(xù)爬坡，T700、T800級(jí)碳纖維逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)站穩(wěn)腳跟，山西煤化所的目光投向了更高的山峰——T1100級(jí)碳纖維。

作為當(dāng)前碳纖維產(chǎn)業(yè)的頂級(jí)型號(hào)，T1100的拉伸強(qiáng)度高達(dá)6600兆帕，一根比頭發(fā)絲細(xì)幾十倍的單絲就能承載200公斤載荷，相當(dāng)于3名成年男性的體重。

要制造這種“黑黃金”，必須攻克國(guó)際公認(rèn)最先進(jìn)也最難的干噴濕紡工藝。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把高分子膠液從噴絲板的成千上萬(wàn)個(gè)微米級(jí)微孔中擠出，讓液態(tài)細(xì)流在空氣中飛行幾毫米后再進(jìn)入凝固浴。

別小看這幾毫米，機(jī)器震動(dòng)、空調(diào)氣流、液面波動(dòng)都可能導(dǎo)致斷絲，一根絲出錯(cuò)就會(huì)牽連周圍成百上千根，造成原材料批量報(bào)廢，這項(xiàng)技術(shù)也因此被稱為碳纖維工業(yè)的“分水嶺工藝”，被國(guó)外封鎖得密不透風(fēng)。

山西煤化所新一代研究者張壽春帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在實(shí)驗(yàn)室里攻關(guān)多年，終于打通了T1100的實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)，但新的難題隨之而來(lái)：實(shí)驗(yàn)室的幾克樣品，如何變成流水線上的規(guī)模化產(chǎn)品？

這道工程化鴻溝，僅憑科研單位難以跨越。此時(shí)，山西華陽(yáng)集團(tuán)的出現(xiàn)，讓僵局迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)。

前身是陽(yáng)泉煤業(yè)的華陽(yáng)集團(tuán)，曾是世界500強(qiáng)企業(yè)，擁有全國(guó)最大的無(wú)煙煤生產(chǎn)基地，正面臨煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型的巨大壓力。

進(jìn)軍碳纖維產(chǎn)業(yè)，對(duì)華陽(yáng)而言并非頭腦發(fā)熱——他們既有雄厚的資金實(shí)力，又有完善的煤化工產(chǎn)業(yè)鏈和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。一邊是有資金懂工程卻缺核心技術(shù)的工業(yè)巨頭，一邊是有技術(shù)卻缺產(chǎn)業(yè)化能力的科研團(tuán)隊(duì)，雙方一拍即合。

2022年，大同市政府、華陽(yáng)集團(tuán)與山西煤化所共同簽約，在大同建設(shè)高性能碳纖維生產(chǎn)基地。

2024年寒冬，大同氣溫降至零下20度，車間里設(shè)備凍得漏油，張壽春帶領(lǐng)幾十人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)裹著軍大衣，24小時(shí)守在轟鳴的機(jī)器旁調(diào)試。

最驚險(xiǎn)的一次，剛換上的噴絲板突然出現(xiàn)千根絲集體斷裂，團(tuán)隊(duì)排查3天才發(fā)現(xiàn)，是管道坡度差了0.5度導(dǎo)致膠液流動(dòng)不均。就這樣，他們逐一排除了數(shù)百個(gè)工程隱患，終于馴服了這條復(fù)雜的生產(chǎn)線。

2025年11月，大同基地T1100高性能碳纖維生產(chǎn)線完成連續(xù)運(yùn)行驗(yàn)證，試產(chǎn)成功，一期工程具備了年產(chǎn)200噸的能力。這意味著中國(guó)在超高強(qiáng)度碳纖維領(lǐng)域成功突圍，技術(shù)邁入國(guó)際先進(jìn)行列。

如今，中國(guó)已形成以華陽(yáng)集團(tuán)、中復(fù)神鷹、光威復(fù)材為核心的第一梯隊(duì)，全面覆蓋T800到T1100的高端產(chǎn)品，全球產(chǎn)能占比達(dá)到50%，曾經(jīng)250萬(wàn)元/噸的T300，如今價(jià)格已降至50-60萬(wàn)元/噸，降幅超七成。

從2005年接手T300任務(wù)，到2025年T1100量產(chǎn)，山西煤化所用20年走完了國(guó)際同行幾十年的路。這片被很多人貼上“老陳醋”“煤老板”標(biāo)簽的土地，用最傳統(tǒng)的煤炭資源，孕育出了最尖端的高科技材料。

從地底黑乎乎的煤炭，到飛向太空的碳纖維，價(jià)值翻了成千上萬(wàn)倍，這不僅是中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)的逆襲，更是一個(gè)傳統(tǒng)能源大省的轉(zhuǎn)型勇氣。曾經(jīng)，山西用煤炭溫暖全中國(guó)；如今，它用碳纖維撐起了大國(guó)重器的骨架。

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