日前，媒体报道，一直被外洋封闭垄断的T800碳纤维也在哈尔滨宣告实现了低本钱国产化，其生产本钱仅为国际价格的三分之一。在实现低端市场逐步替换外洋产品的同时，在中高端市场上也突破了外洋企业垄断。更可贵的是，凭据相关单位的论文和测试结果，国产T800型碳纤维在性能上完全不输于日本东丽公司的同类产品，而在局部技术参数上更是具有一定优势。虽然今日中国碳纤维产颐魅正处于生长期，但也是经历了风风雨雨才有今天的结果。
自主研发遭遇困局，技术引进折戟沉沙
1959年，日本发明了用聚丙烯腈为原丝加张力牵伸制造碳纤维的要领，西方于上世纪70年代开始商业化，随后，由于碳纤维优良的特性，被运用于民用航空和军事用途。
中国碳纤维研究始于60年代初，但由于其时国际情况卑劣，且西方关于碳纤维这样的军民两用技术对中国高度技术封闭，加上海内资源紧张，碳纤维的相关研究事情进展相对有限。
直到1975年，在张爱萍将军的安排下，联合20多家研究所和企业配合攻关，终于解决了有无的问题。不过，这批产品也保存一定瑕疵，好比较学性能相对外洋同类产品较为有限，本钱上相对外洋同类产品偏高等。
在之后的几年里，国家累计投入2600多万元，用于碳纤维的研发和生产，一定水平上满足了部分国防军工的需求。可是也保存很大一个问题——在产品质量无法于日内幕比的同时，本钱却大幅高于日本产品，并且技术差别有越来越大的趋势。
正是因为这种情况，加上那个特殊年代对洋技术的无限顶礼膜拜，许多单位把希望寄托于引进外洋先进技术。某单位还允许，对引进外洋先进技术将给予资金支持。然而事与愿违，由于巴统条约（巴黎统筹，是对社会主义国家实行禁运和贸易限制的国际组织）限制，国际上在技术方面处于第一梯队的至公司都不肯意向中国转让技术，并且即即是购置少量设备，也往往遭遇政治壁垒——上海碳素厂力图从美国引进设备的举措因美国国防部干预无疾而终。
因此，技术引进的工具只能从那些技术处于中下游且不敷成熟的西方公司中选择。最终，位于吉林和北京的两家单位选择了英国RK公司，然而RK公司的技术虽然略高于海内，但在欧美日本却算不上先进水平。并且虽然没有明确证据标明RK公司在技术上是否有所保存，或者故意使坏，但从结果上看，很难不让人往阴谋论方面联想。
两个项目共耗资900万美元左右，到1990年，吉林的那家单位的炭化炉始终无法正常运转；北京那家单位泯灭了7年时间也未能乐成，直到1993年“验收”，设备依旧无法正常运行。不得已，在2套引进设备均无法正常运转的情况下，最后只能当废铁卖了。技术引进的失败不但泯灭了大笔经费，也浪费了名贵的时间，这笔学费不可谓不高昂。并且因技术引进的失败，导致和日本的技术差别拉得更大了。
总结经验教训攻克难关
2000年，中国碳纤维研发正处于低谷，海内只有三家单位还在勉强支撑，并且也仅仅是小批量供货以满足国防军工的部分需要。
就在危急生死之秋，金属学及质料科学家师昌绪先生提出要生长碳纤维，师昌绪先生体现：中国的质料科技事情者解决了国防需要的成千上万种新质料，碳纤维制备技术不可突破，是质料科技事情的重大失误......师昌绪其时已近80岁了，80岁以后完全可以少管点事，但他想抓一抓碳纤维，他认为碳纤维上不去，国防宁静无包管，将死不瞑目。
随后，建立了以师昌绪先生为组长的课题组（日常事情由李克健教授主持），卖力聚丙稀腈基碳纤维生长对策研究。之后又联合多个部分和单位，多次召开集会，对已往的决策失误、研发力量疏散、资金使用效率等问题做了讨论，并形成了四点共识：对碳纤维的重要性和技术难度缺乏正确预计；投资严重缺乏，使用严重不当；形不可国家攻关步队；缺乏立异意识和立异情况（李克健教授认为这几点共识虽然深度不敷，但也概略反应了实际状况，再说过多的话，可能会影响步队团结）。
正是这些努力，不但对制止重蹈覆辙意义重大，还对争取“十五”研究经费起到重要作用。之后，国家自然科学基金委员会批准碳纤维2个重点项目。2005年，碳纤维项目被批准为国家重大基础研究项目。
为了推进碳纤维的研究，师昌绪先生提出要集中优势力量，突破门户之别，组织国家队，研制单位控制在2—3家，建立竞争机制等步伐，这些举措不但对集中力量攻坚有积极意义，也提高了经费的使用效率，制止了“多家朋分，各行其事”的窘境。在积极自主研发的同时，也不放弃技术引进的时机，海内引进了相当于日本东丽碳纤维T300水平的生产线（究竟T300是上世纪70年代的工具，21世纪才引进阻碍�。�，对工业生长起到了一定作用。
正是师昌绪等一批老一辈科学家的尽力推动，和一大批默默无闻的年轻研究人员的无私贡献，和国家的高度重视和大宗资金投入，以及两条腿走路的目标，使中国碳纤维工业度过了最艰难的时刻。
近年来，中国碳纤维工业生长迅速，碳纤维产量稳步增长，具体情况如下图。
但在看到进步的同时，也要看到差别。目前，国际碳纤维市场的半壁江山被日本占据，在小丝束纤维产能上，日本企颐魅占全球的49％，在大丝束碳纤维产能上，日本企颐魅占全球产能的52％。
不但产能上有差别，在产品质量和使用用途上也有差别，目前海内还无法商业化量产可以匹敌东丽T1000的产品，在用途方面，国产碳纤维主要用于自行车、高尔夫球棒和垂纶竿等体育休闲用品，而能够用于航天航空的碳纤维产品相对较少。
国产T800可以替换东丽同类产品
所谓T300、T800、T1000等称呼，其实是日本东丽公司的碳纤维型号，只是由于东丽公司在行业内的职位，所以导致其型号在媒体的报道中，无形中演化成类似于某种强度的碳纤维标杆。从中其实也能看出日本企业在碳纤维领域的行业职位。
在集成电路领域中，三星的14nm制造工艺虽然和Intel的14nm制造工艺同属于14nm，但接纳三星工艺加工出来的芯片在性能、功耗等方面与Intel的相比却保存一定差别。那么，国产的T800和日本东丽的T800也保存类似同属T800，但产品性能却逊色不少的情况么？
一篇由中航复合质料有限责任公司、北京航空质料研究院、先进复合质料重点实验室、核工业理化工程研究院、北京航空航天大学质料科学与工程学院技术人员配合署名宣布的论文对国产T800碳纤维和日本东丽T800碳纤维做了很是详细的测试。
在测试中，研究人员接纳日本Hitachi公司生产的S4800N型冷场发射扫描电子显微镜，视察碳纤维的外貌形貌，并盘算纤维直径。接纳美国Veeco公司生产的D3000型原子力显微镜，视察碳纤维外貌形貌，剖析外貌粗糙度。接纳英国Kratos公司生产的X射线光电子能谱仪，剖析碳纤维的外貌身分。接纳北京航空航天大学研制的微脱黏试验机，测试纤维与基体树脂的界面剪切强度。接纳美国Instron公司生产的5982型质料电子万能试验机测试复合质料室温干态力学性能。测试标明：在外貌物理态上，相关于东丽T800H碳纤维，国产T800碳纤维的外貌较为粗糙，沿纤维轴向漫衍着更密集的沟槽，且沟槽的深度也较深，这种形貌特征有利于提高国产T800碳纤维与基体树脂的机械啮相助用，从而提高复合质料的界面性能。
（T800H碳纤维和国产T800碳纤维的AFM照片）
由于国产T800碳纤维的氧碳原子比约为T800碳纤维约为31.2％，约为东丽T800H碳纤维的2倍，因此，国产T800碳纤维能够通过化学键合或分子间作用力与基体树脂形成相互作用，从而提高复合质料的界面性能。加上之前提到的在外貌物理态上的差别，使得国产T800碳纤维与HT-280树脂能形成更好的界面黏结。
而测试也证明了这一点，东丽T800H碳纤维与HT-280树脂的界面剪切强度约为92MPa，国产T800碳纤维与HT-280树脂的界面剪切强度约为117MPa，后者较前者高约27％。
在力学性能方面，国产T800／HT-280复合质料的0°拉伸、90°拉伸、弯曲、面内剪切和层间剪切等力学性能均普遍高于东丽T800／HT-280复合质料。其中，90°拉伸强度高约25％，面内剪切强度、弯曲强度高约12％、层间剪切强度高约7％。
（T800H／HT-280复合质料和国产T800／HT-280复合质料90°拉伸试样破坏SEM照片）
一篇中国科学院大学的博士论文也证明：国产T800碳纤维拉伸强度平均值5.63GPa（东丽T800为5.49GPa），弹性模量平均值292GPa，断裂伸长率平均值1.9%，与东丽公司T800碳纤维产品一致，标明国产碳纤维力学性能完全抵达了外洋同类产品水平，且各项指标Cv值均较低，稳定性较好。国产T800碳纤维12K产品的元素身分和外貌活性与东丽T800碳纤维12K产品比较一致。国产T800碳纤维整体可媲美日本东丽T800产品，完全可以取代外洋同类产品加以推广应用。
结语
目前，日本是高等碳纤维质料的主要生产国，日本东丽公司的T800系列碳纤维，是唯一被美国FAA批准用于波音777要害航行部件的碳纤维，航空工业中碳纤维的重要性不言而喻。
西方国家恒久对中国施行T800系列碳纤维禁运，以阻止中国以此提高军用飞机性能以及在国际航空航天质料中获得竞争力。2013年有中国商人在美国被控告不法采购T800系列碳纤维。
必须指出的是，已往海内虽然能做出与外洋媲美的产品，但在本钱上往往高于外洋同类产品。而据哈尔滨人民政府网站1月16日报道，天顺化工将规�；�T800级碳纤维的本钱，控制到国际价格的三分之一，仅为350元/公斤，这实现在技术上能与外洋同类产品争锋的同时，在订价上也占据主动，这对国产T800碳纤维的工业生长和商业化应用就尤为要害了。
来源：军事要闻 视察者网
2017年1月19日