有一種材料，比羽毛輕，卻比鋼鐵硬，集密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，素有“黑黃金”的美譽(yù)，這種材料就是碳纖維。眼下，它不僅被用來造火箭、飛機(jī)、列車、橋梁，我們騎的自行車、穿的跑鞋、用的球拍、戴的眼鏡，越來越多的生活用品當(dāng)中也有了它的身影。從“高端裝備”到“大眾消費(fèi)”，碳纖維給我們的生活帶來了哪些改變？
總臺記者 李棟：這兩款自行車，造型基本相同，但因?yàn)椴馁|(zhì)差異，重量大不一樣。這一款國產(chǎn)碳纖維自行車，它的車架部分重量僅僅不到700克，非常輕盈。而另一款自行車，它的車架是由鋁合金材質(zhì)構(gòu)成，相對于700克而言，它的重量重了接近3倍。更加輕盈的碳纖維自行車也帶來了更好的騎行運(yùn)動體驗(yàn)。
在以前，一輛碳纖維自行車動輒幾萬元起步，有的甚至高達(dá)十幾萬元，讓不少人“望而卻步”。而現(xiàn)在，記者注意到，市面上推出了越來越多的千元級車型，吸引了許多消費(fèi)者前來選購。
碳纖維材料助力體育運(yùn)動裝備新升級
碳纖維自行車，不僅能滿足奧運(yùn)會等專業(yè)賽事的要求，隨著價(jià)格不斷降低，也讓越來越多普通消費(fèi)者享受到騎行性能的提升。它是如何做到物美價(jià)廉的？還可以用在哪些體育裝備上呢？
記者來到智能碳纖維自行車生產(chǎn)車間時，工人們正在組裝線和涂裝線加緊趕制訂單。工作人員告訴記者，通過自主創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，企業(yè)不僅掌握了從原絲碳化到預(yù)浸料生產(chǎn)等先進(jìn)的碳纖維工藝，還把碳纖維復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提升了30%。隨著工藝的改進(jìn)，產(chǎn)能也在持續(xù)擴(kuò)大，形成了國產(chǎn)品牌的成本優(yōu)勢。
不只是自行車，碳纖維材料還可以用來建設(shè)智能健身驛站，集成體質(zhì)檢測、力量訓(xùn)練等功能，指導(dǎo)市民科學(xué)健身。有了碳纖維材料的加持，設(shè)備不怕“風(fēng)吹日曬”，耐候性提升至10年以上。
科技突破 碳纖維材料“飛入尋常百姓家”
碳纖維雖然性能優(yōu)異，但是成本高昂，這一度讓它與普通百姓的生活遙不可及。但如今，碳纖維已經(jīng)從“按公斤賣”變?yōu)?ldquo;按噸銷售”，這又是如何做到的？
在中石化(2.920, -0.05, -1.68%)工廠內(nèi)，碳纖維生產(chǎn)線正在高效運(yùn)轉(zhuǎn)。這里不僅是國內(nèi)少數(shù)具備完整碳纖維生產(chǎn)能力的企業(yè)之一，更是率先實(shí)現(xiàn)了從原絲到碳纖維全流程國產(chǎn)化的生產(chǎn)基地。
碳纖維的生產(chǎn)始于原絲，原絲的成本占總成本的四到五成。作為碳纖維的“起點(diǎn)”，原絲的質(zhì)量直接影響最終產(chǎn)品的性能。然而，長期以來，高端原絲的核心技術(shù)被國外壟斷，導(dǎo)致國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)受制于人。
原絲需經(jīng)過預(yù)氧化、碳化等復(fù)雜工序才能變?yōu)樘祭w維，這一過程能耗極高。為節(jié)能降本，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出國內(nèi)首套大絲束氧化、碳化設(shè)備，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了能源循環(huán)利用。
通過規(guī)模化生產(chǎn)、智能化操作以及熱能回收利用等措施，成功將碳化過程中的電耗降低了25%左右，推動碳纖維從“按公斤賣”到“按噸銷”的轉(zhuǎn)變。
在生產(chǎn)線上完成的碳纖維產(chǎn)品，還需經(jīng)過嚴(yán)格的性能測試。在實(shí)驗(yàn)室，記者見到了剛剛生產(chǎn)出來的碳纖維，正在進(jìn)行強(qiáng)度測試。
技術(shù)突破，讓曾經(jīng)每噸20萬元左右的T300級碳纖維，如今價(jià)格僅6萬元左右，降幅達(dá)70%。產(chǎn)能釋放與規(guī)模化效應(yīng)，讓碳纖維從航天材料等高端領(lǐng)域“飛入”民用領(lǐng)域。用得起、用得上碳纖維的行業(yè)越來越多。數(shù)據(jù)顯示，2024年，我國碳纖維市場規(guī)模約171.4億元，產(chǎn)量同比增長8.16%，出口同比增幅達(dá)119.9%，在全球市場的競爭力顯著提升。
應(yīng)用不斷拓展 碳纖維材料帶來更多新機(jī)遇
曾經(jīng)的“航天專屬”，現(xiàn)在變成了“民品神器”，碳纖維材料應(yīng)用場景不斷拓展，也給更多行業(yè)帶來了新機(jī)遇。
如今的碳纖維材料，已經(jīng)應(yīng)用在20多個行業(yè)和領(lǐng)域。
在建筑領(lǐng)域，老房子貼層碳纖維布就可以加固，甚至提升建筑抗震等級。
一根碳纖維魚竿，可以拉動近3噸重的小型汽車，強(qiáng)度是普通魚竿的一倍，重量減輕了一半。
一臺電動垂直升降飛行器，機(jī)身材料超70%用的是碳纖維復(fù)合材料，航程可以增加15%到20%。預(yù)計(jì)到2030年，電動垂直起降飛行器領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求將增至1.17萬噸，形成超百億級的新興市場。
新材料帶來大機(jī)遇。十年前，高端碳纖維90%依賴進(jìn)口，如今國產(chǎn)化率已突破76%。越來越完備的產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)支撐，不斷拓寬關(guān)于“碳纖維”的想象力。