高性能纤维概述（下）

三、高性能纤维目前存在问题

我国高性能纤维研制起步并不晚，但由于经费投入、原材料、装备、人才等复杂的原因进展一直较缓慢，近10年来虽取得了很大的进步，但在产品性能稳定性、生产成本、规模及应用水平方面与日本、美国等发达国家仍有明显差距，其主要共性科学问题是高性能纤维近程、远程和宏观结构（即分子链分布、体系纯度、凝聚态结构、纤维表面结构）的不均匀性引起的产品可纺性、物化性能和批次稳定性不足。目前主要存在的主要问题总结如下：

高端纤维仍存在代差，自主保障能力亟待加强。国外航空航天领域已经大规模应用以T800级碳纤维为主要增强体的第二代先进复合材料，而我国总体上仍处在第一代先进复合材料的扩大应用、第二代先进复合材料的考核验证阶段。高强高模、超高模量碳纤维、差异化对位芳纶（超高强型、超高模型、中等模量型、高黏结型、抗疲劳型等）、高强和无蠕变UHMWPE纤维、高性能杂环芳纶Ⅲ生产技术尚未突破，不具备自主保障能力，在高性能无机纤维等领域，同样存在高端产品缺乏、质量一致性差等问题。

高性能纤维产业技术成熟度不够，大规模高端装备与成套工艺仍未完全突破。高性能纤维产业是一个生产工艺与装备高度耦合的长流程精细产业，国内尚未完全掌握大规模成套生产工艺技术。现阶段国产碳纤维生产仍以12K及以下小丝束产品为主，大丝束、低成本碳纤维工业化生产技术尚未全面突破，而国外已开始将大丝束低成本与小丝束高质量的生产技术融合，不断提升产品质量和降低生产成本。芳纶（对位芳纶、间位芳纶、杂环芳纶Ⅲ）在产品性能与稳定性、生产效率、产业规模、应用领域等方面还存在差距。UHMWPE纤维单线产能低，投资成本高、生产效率低、能耗高，规模化低成本生产还难以实现。PPS纤维和聚芳酯纤维缺乏千吨级产业化成套技术和装备。此外，高性能纤维的产业化成套装备设计与制造能力不足，缺乏设计/仿真模拟工程师，设计/模拟软件依赖进口，基础工业技术（如机 械加工）、精密设备（如计量泵、喷丝板）、装备原材料质量（如高强度钢、耐腐蚀钢材料等） 与国外存在明显差距，导致国内自主装备在精度、效率和使用寿命上不足，设备运行稳定性差、故障率高，制约我国高性能纤维产品性能稳定与提升以及生产成本控制。

基础研究投入不足，部分关键科学问题尚未探明，缺乏前沿产品创新开发动力。在国家政策扶持和重大任务的牵引下，我国高性能纤维参照、仿制国外产品开展研究工作，以产品研制为主，着重解决国家重大需求和应用急需。高校与研究机构研发通常以型号产品为依托，高性能纤维材料成分-结构-工艺-性能之间的深层次关系规律尚未全面掌握，必要的基础科学机理与理论尚未揭示清楚，导致面临新的应用需求时缺乏理论支撑，自主创新能力不足。企业疲于盲目扩产，投入研发经费严重不足，如碳纤维目前国内可工业化的产品仅有几个牌号，而日本东丽有近20个产品型号。

健全的产业体系尚未形成，仍存在低水平重复、无序竞争现象。目前我国高性能纤维产业体系尚不完整，关键装备与配套材料、重要原材料、产品标准和检测评价环节薄弱。在航空航天、国防军工等领域应用的总体规模较小，难以驱动高性能纤维及复合材料全产业链的发展与完善，在以汽车、压力容器、轨道交通等为代表的工业领域仍未实现大规模应用。在国家政策支持和高科技领域投资冲动等多重因素刺激下，目前仍存在低水平重复、脱离产业实际的投资乱象，项目水平参差不齐，不仅造成大量国家和社会资源占用与浪费，同时不利于行业竞争力和可持续产业生态的形成。

四、高性能纤维未来发展

高性能纤维是我国国民经济发展和国防建设不可或缺的战略性新材料。近年来，我国高性能纤维在产业化技术、产品品种质量、市场化应用等方面取得快速发展，高性能纤维已成为制造业提升的新动力，我国逐步成为全球品种覆盖面最广的高性能纤维生产和消费大国。著的经济社会效益。这突出表现在：一是高性能纤维的国产化打破了日、 美等发达国家长期对我国的技术封锁和市场垄断， 为我国制造业核心竞争力提升注入了新动力，对航空航天、国防军工、风力发电、 土木建筑、汽车轻量化、海洋工程、境保护等领域高质量发展做出了重大贡献。相关资料显示，汽车车身重量每减轻100kg，则O2排放量减少约 5g/km；飞机机身重量每减少20%，则每年CO2排放量减少约 140吨。在碳达峰、 碳中和政策背景下， 碳纤维已应用于光伏、风电、 氢能等绿色清洁能源领域， 正逐步成为实现 “双碳” 战略目标的重要途径之一。二是随着国产高性能纤维市场认可度持续提高， 不仅主要企业经济效益不断好转，逐渐步入良性发展阶段，同时高性能纤维及其制品出口量也不断增长， 产品的国际市场竞争力持续增强。以碳纤维行业为例， 2012年威海光威复合材料股份有限公司首次实现碳纤维企业盈利，2016年中复神鹰碳纤维股份有限公司首次实现碳纤维企业在民用领域盈利。2002年在新冠疫情持续肆虐的大背景下，我国碳纤维行业逆势而上，持续保持产销两旺，业绩不断增长，连续两年实现了全行业盈利。

2022年5月，工业和信息化部、发改委两部委联合发布了《关于化纤工业高质量发展的指导意见》，其中提到推动化纤工业创新能力不断增强，行业研发经费投入强度达到2%，高性能纤维研发制造能力满足国家战略需求。提升高性能纤维质量一致性和批次稳定性，进一步扩大高性能纤维在航空航天、风力和光伏发电、海洋工程、环境保护、安全防护、土工建筑、交通运输等领域应用。2022年9月，工业和信息化部、国资委、市场监管总局、知识产权局等四部门联合发布《原材料工业“三品”实施方案》，提出到2025年，原材料品种更加丰富、品质更加稳定、品牌更具影响力。高温合金、高性能特种合金、半导体材料、高性能纤维及复合材料等产品和服务对重点领域支撑能力显著增强。尽管在高端领域我国高性能纤维产业自主创新能力还有待提升，但国内企业已在探索核心技术，逐渐打破国外垄断，国产化率有望稳步提升。2023年8月，工业和信息化部发布《新产业标准化领航工程实施方案（2023-2035年）》，提到研制高性能纤维专用料等先进高分子材料标准，研究性能表征与测试方法标准。

为推动我国高性能纤维产业进一步发展，提高其国际竞争力，建议：

加强顶层设计，强化政府主导作用。当前面临国际大环境的急速变化，应由国家相关部委和行业协会牵头，谋划我国高性能纤维行业发展新路径，保障行业的稳健发展，防止同质产能增长过快，避免走常规纤维发展的老路，影响行业未来可持续发展。支持科技研发和示范应用，坚持长期投入，鼓励迭代和稳定性发展，推动创新产品的研发和规模化应用，以高性能纤维材料技术进步带动产业升级。

加强研发创新，深化产学研相结合。加大自主创新，注重协同创新，构建以企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系，增强内生动力，推动产业高质量发展。加大力度解决制约行业高质量发展的共性难题，重点关注短板问题，加强高品质原辅料、关键装备和零部件等研发，增强产业链供应链的自主可控能力，掌握高性能纤维成分-结构-工艺-性能之间的深层次关系规律，全面提升自主创新能力。

扩大生产规模，开发低成本工艺技术。在聚焦产品性能和研发高附加值产品的同时，重视开发各种成型工艺技术，进一步降低成本，强化收益能力。生产成本决定了市场容量和应用，加快低成本技术的开发，有利于扩大应用范围。扩大生产规模，提高单线生产能力，可进一步提高生产效率，降低生产成本，从而提升产品的市场竞争力。

针对市场需求，加大应用技术开发。通过“下游”带动“上游”，形成具有自主知识产权的系列化产品，加强与配套产业的沟通合作，从制成品的设计端开始就积极融入下游客户的研发工作中，高效地将高性能纤维的优异性能最大化地体现在应用场景中，真正实现其性能与下游应用的精准匹配。

建立监测体系，把握行业动态。健全高性能纤维产业统计，聚焦行业数据研究，加强行业管理和引导，规划发展，制定和完善行业准入条件，发布产品指导目录，避免盲目发展与低水平重复建设，鼓励推动各生产厂家之间协同联动、深入沟通，引导高性能纤维产业良性发展。

加强标准建设，推动参与国际竞争。聚焦高性能纤维国家标准及行业标准建设，包括碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚芳酯纤维、聚苯硫醚纤维、UHMWPE纤维等及其各类下游制品的方法标准以及产品标准，以规范国内高性能纤维产品，推动产品进入国际市场、参与国际竞争。