卡脖子到白菜价 国产「黑色黄金」碳纤维破技术封锁 告别进口依赖
曾被誉为“黑色黄金”的碳纤维及相关复合材料,因制备工艺极为复杂、技术壁垒高,长期依赖进口,成为困扰中国高端制造的“卡脖子”难题。如今,随着内地在湿法高性能碳纤维及碳陶煞车材料等关键技术上相继取得突破,国产碳纤维已成功实现规模化量产,不仅彻底打破国外企业的长期垄断、促使国外同类产品大幅下调价格超过70%,更推动曾经的“高冷材料”走向普及,赋能航空航天、新能源汽车及低空飞行器等多个领域。
据央视财经报道,在位于江苏常州滨江经济开发区的中简科技股份有限公司智能生产车间内,原丝牵伸输送、丝轮转动,一卷卷黑色碳纤维丝卷成功下线。
中简科技董事、总经理李辉介绍:“碳纤维直径不足头发丝的十分之一,强度却达到普通钢的6至7倍,是航空航天、高端装备制造领域的优选材料,素有‘黑色黄金’的美誉。但因制备工艺复杂、技术壁垒高等问题,长期以来主要依赖进口,是中国材料领域的‘卡脖子’技术。”
为了破解产业难题,中简科技联合哈尔滨工业大学、东华大学等高校搭建产学研用协同攻关联合体。李辉表示,如今公司已建成完整的自主可控产线,原丝制备、碳化工艺、表界面调控、核心装备均实现国产化,彻底摆脱对外来技术与设备的依赖。
今年7月上旬,由中简科技牵头完成的“湿法高性能碳纤维制备关键技术及产业化”项目正式通过科技成果鉴定,整体技术达到国际领先水平,成功实现国产湿法T1100级碳纤维高效规模化制备,相关产品已批量应用于航空航天高端领域。
中简科技总监王世伟指出:“湿法T1100碳纤维的规模化量产,不仅解决了高端材料‘有没有’的问题,更补齐了规模化供给‘够不够’的短板。”他补充,国产湿法高性能碳纤维除了为航空航天、海上风电轻量化部件提供关键材料支撑外,还为新能源汽车、低空飞行器、高端体育器材等民用领域打开了广阔的应用空间。
单点企业的技术突破亦带动了区域产业链的整体崛起。中简科技作为链主,在当地构建起“3+2+X”碳材料产业格局。常州市滨江经济开发区的长三角碳纤维及复合材料技术创新中心,目前已集聚了60余家碳纤维产业链企业。国产碳纤维依靠技术自主与产业集群协同,正不断降低应用成本,完成从“卡脖子”到“全领域普及”的跨越。
国产飞机煞车材料“弯道超车” 逼外资巨头降价70%
除原材料本身外,碳纤维在民用航空制动领域的应用也实现了自主化突破。制动系统是飞机起降安全的关键,过去高性能煞车盘的生产销售长期被海外少数企业垄断。
中国航空工业集团首席技术专家刘劲松表示,过去飞机、汽车、火车主要采用俗称“钢煞车”的粉末冶金煞车盘。但随着飞机速度愈来愈快、能量愈来愈大,煞车盘温度可达一千多摄氏度,足以将钢熔化成钢水。在此背景下,国际上展开了“碳/碳煞车盘”的研究。
相比金属材料,碳材料具备重量轻、耐高温、寿命长等不可替代的优势,目前国际主流民航客机均规模化采用碳煞车材料。但由于被国外3至4家企业垄断,民航碳煞车长期属于高价耗材,整套备件单价高昂。
刘劲松透露:“一套碳煞车盘每年的更换成本能够达到几十万元,一架飞机一年需要一两百万元的高昂更换成本。”为了打破垄断,中国科研团队在传统“碳/碳煞车”基础上自主研发出“碳/陶煞车”材料,具备耐潮湿、抗高温、全温域制动更稳定的特点,实现技术“弯道超车”。
刘劲松指出,在国内同行进入该领域并实现突破后,国外供应商随即对产品价格进行了大比例下调,下调幅度高达70%以上。
目前,国产民用高性能煞车材料的应用边界持续拓宽,并全面延伸至新型航空领域。从高性能碳基复合煞车材料研究、煞车盘制备,到防滑电控煞车系统的应用,整条产业链已全部实现本土化量产。