我国成功研发T1000级高性能碳纤维：1米碳纤维可拉动200公斤重物

T1000级碳纤维。碳纤维生产现场。
科幻小说《三体》中描述过这样的画面：一根纳米级超强材料“飞刃”将一艘地球战舰“审判日号”轻松切割为许多“薄片”。如今，科幻小说中描绘的画面正渐渐变为现实。中国科学院山西煤炭化学研究所经过数十年努力，最近与有关单位联合研发出具有完全自主知识产权的T1000级高性能碳纤维，这是应用性能类似“飞刃”的超强材料。

现实版“飞刃”是如何诞生的？又将支撑起哪些硬核未来？

T1000级碳纤维堪称“地表超强材料”
碳纤维，强度远超钢铁，重量轻如羽翼，被誉为“黑色黄金”与“新材料之王”，是高性能、轻量化复合材料结构件的优选之材，研制涉及多学科，属于流程长、难度大、成本高的系统工程。

• T1000级碳纤维具备高强度、轻量化、耐高低温、耐腐蚀、耐摩擦、导热导电性良好等核心优势，堪称“地表超强材料”。


• 广泛应用于国防军工、航空航天、轨道交通、低空经济等领域，对保障国家战略物资安全具有重要意义。

中国科学院山西煤炭化学研究所正高级工程师、技术研发负责人经德齐介绍，2005年前后，一些国家加紧对我国实施碳纤维技术封锁和产品禁运，导致我国高端领域使用碳纤维陷入“断粮”境地。

彼时，T300是日本东丽公司研发的碳纤维牌号，T代表拉伸强度，后面的数字越大，碳纤维的力学性能指标就越高。横截面1平方毫米的T300碳纤维，可吊起重约百公斤的物体，成为大国重器的关键支撑。

碳纤维的“轻”承载着技术突围的“重”。我国自20世纪70年代开展相关领域研究，一代代人扎根山西煤化所，从零起步、摸着石头过河。

T700、T800等牌号碳纤维逐步实现量产，高性能碳纤维需求量快速增长，国产化占比逐年提升……2016年，研究团队决定向更高难度的技术发起挑战。

完成湿法T300、T700、T800碳纤维研制任务，瞄准第二代碳纤维技术——干喷湿法碳纤维技术研发，在基础原理、核心工艺、国产化设备方面持续发力……历经8年多时间，团队不断研究设计方案与论证，历经多次研讨交流，最终走出高端化发展路线。

抗拉强度是钢材料的七至八倍
T1000级高性能碳纤维已实现量产。它每股约有12000根单丝，单丝直径不到头发丝十分之一，抗拉强度极高。1米长的碳纤维仅重0.5克，抗拉强度超6600兆帕，能拉动约200公斤重物，是钢材料的7至8倍。

那么T1000级碳纤维是如何制造的？制造过程通过化合物聚合，运用干喷湿法工艺，形成一束原丝（像生活中常见的透明胶条，含4000根原丝，两到三束拧成一股）。“神力”源于原子层面编织的强韧网络——白色的丝束被送进1000℃至1500℃的高温炉，分子里的氢、氧等杂质被彻底剥离，最后只留下高纯度的碳原子。碳原子连接成坚固的六边形网（石墨烯片层），形成既有纵向纤维又有横向锁死的超级立体网络，拉力可均匀分散。

如今，这种被称为“黑色黄金”的“地表超强材料”正走出实验室，成为航空航天、新能源、高端装备等国家战略性产业不可或缺的“核心骨架”。中国科学院山西煤炭化学研究所党委书记蔡长塔表示，此次成功投产，标志着我国在高性能碳纤维领域实现“从跟跑”到“并跑”的重要跨越。它不仅助力填补国内高端产能的空白，更为航空航天、新能源、低空经济等领域提供了自主可控的材料基石。