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 碳纤维具有高比强度、高比刚度等优异性能，广泛应用于航天、航空、轨道交通、机器人手臂等高端制造领域，是最重要的国家战略基础新型材料之一，并因此为以美国为首的国际发达国家所管控。

按制备原料划分，碳纤维主要分为黏胶基碳纤维、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青（PITCH）基碳纤维三大类。PAN基碳纤维占据了绝大多数碳纤维市场，是碳纤维家族中的老大，在近十年来，中国现已逐步实现了国产化，有力支撑了中国先进战机、卫星等尖端装备的自主可控。

然而，如何让飞行器飞得更快，看得更远，如何赋予碳纤维复合材料更好的力学和热学性能，如何让碳纤维复合材料在大型和超大型装备中应用？高性能沥青基碳纤维呼之欲出，国产化迫在眉睫。

目前市场上已有的PAN基碳纤维的最高模量是580GPa，导热系数最高是160 W/m·K;而高性能沥青基碳纤维模量超过800GPa，导热系数最高可达1000 W/m·K以上，是铜的两倍半，是当前最好的结构与功能一体化材料。在应用中，高性能沥青基碳纤维常和PAN基碳纤维联合设计、配合使用，扩展了力学设计区间，同时赋予其全新的功能特性。二者相辅相成，大大拓展了高性能碳纤维的应用领域和市场空间。正是基于此，沥青基碳纤维被业内人视为碳纤维行业的下一个金矿。

只不过，沥青基碳纤维的开发难度较PAN基碳纤维有过之无不及。事实上，国际上仅有美日的3家企业完成了沥青基碳纤维的产业化，但对我国实施了更为严格的技术封锁。我国对相关的研制也不甘落后，从上世纪七十年代起，国内已经展开了相关的研究工作，但由于各种原因一直未能取得产业化的突破，空前的开发难度让很多企业望而却步。

在三秦大地，毕业于北京化工大学的张建国，创立了陕西天策新材料科技有限公司（简称“天策科技”）。张建国带着一群热血青年组成的团队，迎难而上、卧薪尝胆，用近七年的青春摸索出了沥青基碳纤维的产业化之路。中国又多了一项不再受制于人的战略新型材料。

雄关漫道，封锁下的沥青基碳纤维产业

高性能沥青基碳纤维作为有巨大影响力的核心战略物资，可广泛应用于军工、航空航天、电子、交通运输、体育用品、能源装备、医疗器械等领域。

而以航天、航空为代表的中国尖端科技领域对这种材料需求迫切，据相关数据显示，预计2021年，我国各个领域对沥青基碳纤维的需求量将达到645吨。但国外对我国实施严格的技术封锁，管制级别一直高于PAN基高强中模级碳纤维和高强高模级碳纤维产品。

国际上仅有美国氰特、日本三菱和日本石墨纤维三家公司拥有产业化技术，这些国际公司的沥青基碳纤维技术已经沉淀数十年，由军用需求带动产能，产能分别为230吨、1000吨和180吨。尽管目前美国制造业已经弱化、日本市场自我消化有限，仍然设置了对中国的严格禁售条例。这些碳纤维企业与中国市场双方都只能眼巴巴看着对方无缘“牵手”。

为打破这一困局，也有高校和科研机构在暗暗较劲。事实上，沥青基碳纤维在实验室已经取得了一些成果，但在产业化的探索上一直举步维艰。

其产业化的难点在哪里？国外对中国沥青基碳纤维的封锁不仅在产品层面，在技术和原材料方面都实施严格的管制。与PAN基碳纤维的原料取自于聚丙烯腈不同的是，沥青基碳纤维的原料取自于石油和煤炭，而石油和煤炭的成分十分复杂，这使得在合格的原材料获取上门槛变高；其次，在把渣油转变成中间相沥青之后，需要进行熔融纺丝，在这个过程中，由于中间相沥青纺丝强度很低，轻轻一碰就碎，难以保证成丝率。这两者使得高性能沥青基碳纤维的制备难度极高。

没有原料、没有设备、没有技术，成为横亘在中国沥青基碳纤维国产化面前的三座大山，也成为张建国率领下的研发团队立志要攻克的难关。

筚路蓝缕，写字楼里出来的生产工厂

1993年，就读于北京化工大学的张建国与中间相沥青基碳纤维结缘，参与了相关领域的研究工作，并认识了大师兄迟伟东。当时沥青基碳纤维应用的领域并不明确，因此这个项目也被束之高阁。但碳纤维的梦想自此在张建国的心中扎下了根。

2004年，还在上海交通大学攻读材料学博士的张建国放弃了学业，开始了他的新材料生意，他的“战场”也从新材料理论的研究转向了新材料的应用实践。对行业情况熟门熟路的他越来越感觉有必要将沥青基碳纤维国产化，虽然他深知这注定是一条充满荆棘之路。

说干就干。2008年，张建国创立了天策科技，针对沥青基碳纤维及复合材料展开研制与生产。他明白，向科技险峰攀登的路上永远不会孤行，不久后，师兄迟伟东在实验室里传来消息，其一直进行的研究也取得了重要成果，在实验室打通了中间相沥青的纺丝、氧化、碳化连续化工艺。

2013年，经过前期的深入论证和探索，天策科技组建专门研发团队在西安国家民用航天基地开启了沥青基碳纤维的产业化步伐。经过2000多个日夜持续攻坚，天策科技交出了一份优异的答卷：在关键工艺方面，实现连续原丝生产和连续石墨纤维生产；在关键设备方面，自主研发的石墨化炉取得突破，最高石墨化温度3200℃；应用研究方面，碳纤维织物的制备及碳/碳复合材料小样制备，性能达到预期；放大设计也实现通关。

目前，天策科技建成了1.5吨的产线，同时正在筹备20吨级的产线。“现在产业化工艺路线的打通，也就意味着摆脱了被‘卡脖子’的现状。”张建国说。

复盘这些年为实现沥青基碳纤维产业化而奔走的历程，张建国感慨万千，发现遇到的挑战远比想象中的多。从2013年开始，天策科技花了近四年的时间对关键装备和工艺路线进行了突破，又花了三年时间对产品进行稳定化和性能的提升。

如果去天策科技拜访会发现，其小试生产线竟是设置在写字楼的八楼内，因为产线要求是一个细长型的空间，于是张建国将产线搬到了这栋写字楼，在顶楼设置水箱，楼下摆放着变压器，其他楼层和车库等都被这条生产线“霸占”了不少空间。张建国尴尬一笑表示，因为各种原因，一直拖着在这栋写字楼里搞生产。

尽管诸多不便，张建国还是显得很乐观，他调侃道，整个研制的过程其实还挺有意思的，“有困难要上，没有困难制造困难也要上”成了张建国和他的团队的口头禅。

在设备方面，张建国也屡屡碰壁。沥青基碳纤维制备过程需要超高温炉子，在国内购买不到，张建国思忖着去国外引进，但国外四处吃闭门羹，只好自己研发。一开始通过委外加工，所有的设备都自己进行根据实际情况改良，甚至工艺细节上的设备也经过了改良。

自己改良设备的路程虽然充满了坎坷，耗费了大量时间，但收获不少，天策科技的高温炉改造取得了不错的成绩，“现在可能国内最高温度的炉子就在我们这里。”

他对《大国之材》表示，这是一个技术密集型、资源密集型、资金密集型的行业。没有技术就自己摸索，缺少资源想办法整合，需要资金就倾囊投入。整个项目立项至今，天策科技投入了6000多万元，资金的来源全部是自筹。

七年的投入也培养出一个50多人的年轻研发团队。“虽然还在持续投入阶段，但大家都有这样一种情结，想要努力把这件事情做好。”在这些年轻人看来，前面那么多在别人看来不可能的困难都战胜了，后面再多的挑战也都会迎刃而解。

在技术团队的努力下，天策科技已经在沥青基碳纤维产业化的各主要环节都形成了自主知识产权，目前已经相继获得了多项国家专利，形成了有别于国外几家现有沥青基碳纤维产业化企业的技术创新和独特工艺。这个如磐石般稳定的团队磨砺出的敢打硬仗的气质，在张建国看来更是天策科技这七年积累下来的最宝贵的财富。

曙光乍现，抓住机会将优势转化为胜势

沥青基碳纤维产业化之路布满荆棘，支撑一贯低调的张建国坚持走下来的，除了给力的技术研发团队和根植在心中的国产化情结，还有他对这个材料应用前景的信心。

张建国的思路是通过高端应用带动技术，把技术孵化成熟，进而扩大产能、降低成本，成为高端制造业普遍用得起的好材料。目前，沥青基碳纤维的应用场景还集中于不计较成本的、较为特殊的航空航天等尖端领域。

张建国认为，目前应用和产业化已经较为成熟的“老大哥”PAN基碳纤维为沥青基碳纤维的发展具有非常大的借鉴意义：“和PAN基碳纤维应用拓展的路径不同，沥青基碳纤维是从高端的领域往下延伸。不过其市场增长的方式也会像PAN基碳纤维一样，从起始的不足吨级到最终万吨级的市场。”

尽管目前因为技术和产能限制，导致成本较高，但沥青基碳纤维的原料成本有更多的下降空间。张建国算了一笔账，PAN基碳纤维的收率在45%左右，如果沥青基碳纤维进入百吨生产线，其收率可达70%左右。

在张建国看来，沥青基碳纤维更多扮演的是与PAN基碳纤维相辅相成的角色，由于其模量高，在工业高精度装备、轨道交通和建筑补强等领域内将PAN基与沥青基碳纤维混合起来使用。“因为复合材料具有可设计性，两者结合能够在结构上向更高的性能发展，在功能上也向全新的领域延伸，两者结合使用也将扩展整个碳纤维的应用。”

尽管前景可观，张建国坦言天策科技需要面临的挑战依然不少。其深度研发涉及多个领域、多个学科，技术难度大、研发周期长；项目需要大量的资金持续的投入，投资强度之高，往往超出凭企业一己之力所能及的范畴；项目成功需要相关行业的资源深度的介入，包括上游的油企、煤企资源，以及下游的客户市场资源。对于资源的整合，张建国始终抱着开放且积极的态度。

时间紧、任务重！业内人士认为，未来3-5年对中国实施出口管制的局面不会变，已经有多家大型央企和上市公司都对此表现出持续的浓厚兴趣，沥青基碳纤维行业科创属性鲜明，正在成为投资热点。对于天策科技而言，如何抓住这个时间窗口，将优势转化为胜势，至关重要。

张建国表示，天策科技计划两年内建设20吨到100吨生产线，联合能够提供资源深度链接的合作伙伴，加速20吨线到100吨线的建设。“以重点项目为牵引深耕下游尖端装备市场，实现产业化技术的自主可控和稳定的供货不受国外影响。”

“再过5-10年左右，解决了百吨生产线的稳定性问题，进入中国先进制造业的大面积应用将成为可能。”张建国憧憬道。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。期待天策科技这家从写字楼里走出的工厂更加兴旺，更期待高性能沥青基碳纤维这颗碳纤维家族的明珠早日璀璨绽放。