2013年，一位名叫張銘算的中國商人遠赴重洋前去美國，為自家的體育器材廠求購一些特殊材料，準備生產一批高質量的曲棍球、羽毛球拍。結果不料，

剛到美國沒多久，張銘算就被警方逮捕入獄。

而美國政府對此給出的理由是：“該中國商人無視美國法律，試圖無證出口緊俏商品並將其提供給一個外國強國。”最終，張銘算被美國法院判處近5年的有期徒刑。事後經調查，

張銘算前去美國採購的商品名稱叫做碳纖維

，而這是美國和日本嚴格對中國封鎖的一種材料。

事實上，張銘算事件只是當時中國碳纖維產業的一個縮影。甚至當時還流傳出了，

“外國碳纖維，勒住中國軍工脖子”

的說法。其受制程度可想而知。然而令美國和日本沒想到的是，幾年後中國的碳纖維產業卻像坐火箭一樣迅速崛起。

不僅突破了“歐美日韓”等西方國家的封鎖，還將這種被稱為“黑黃金”的材料拉下神壇，走進了千家萬戶。

讓中國“發達國家粉碎機”的名號再次坐實！那麼問題來了：

碳纖維到底是什麼材料？

為何能讓世界大國如此重視？

而中國又是如何在重重封鎖下，突圍成功的呢？

偶然誕生的材料之王

提到碳纖維，其實很多人都聽過。

高階的像頂級跑車的外殼、航天器的部分零件，較為低端的像公園大爺釣魚用的魚竿、各種輕量化的運動器材基本都有碳纖維的身影！

但是碳纖維究竟是什麼，相信絕大多數人都知之甚少！

碳纖維材料的起源其實極為偶然。眾所周知，愛迪生在發明改良燈泡的時候，曾測試過上千種材料，而碳纖維也是其中之一。

當時的愛迪生團隊，嘗試性的用竹子、亞麻或棉紗等纖維原料，造出了目前已知的，世界上最早應用的碳纖維材料。

並且出於職業習慣，當時的愛迪生還為碳纖維註冊了技術專利。

但遺憾的是，由於當時材料的限制以及製造工藝的落後。愛迪生團隊造出的碳纖維強度效能都極為有限，最終並被未大規模應用。這項重要的專利，也就此沉寂了數十年。

直到上世紀50年代，全球的航天產業崛起，材料學再次迎來了大爆發時期。而當時由於航天產業的特殊性，

科研人員迫切需要一種質量輕、強度高、耐高溫、抗腐蝕的材料。此時碳纖維才再次進入科學家的視野。

得益於工業水平的提高，當時的碳纖維材料其密度和強度已經極為可觀。

以具體資料來看：同樣體積的碳纖維和金屬材料，

碳纖維的重量只是鋼鐵的1/4,鋁合金的1/2。

而相比之下，碳纖維的材料抗拉伸

強度卻能達到3500MPa以上，是鋼的6到7倍，鋁合金的12倍。

其優勢可見一斑。而且除了強度以外，碳纖維的彈性、耐高溫耐低溫特性、耐腐蝕強度以及熱膨脹係數都極為優良，

堪稱當時的“新材料”之王！

憑藉著這些優勢，

碳纖維也迅速進入航天、軍工等特殊產業，成為了名副其實的“黑色黃金”！

當然，碳纖維這些極為優秀的材料特性也並不憑空得來的，其核心就在於它特殊的製造工藝！

價值高昂的“材料黑黃金”

所謂碳纖維，顧名思義，碳元素肯定是構成材料的主要元素。

碳纖維中的碳含量非常高，基本在90%到95%以上。

雖然這個數值說起來容易，但是想要將一根纖維的骨架做到90%以上都是碳。則需要非常複雜的工藝！

眾所周知，

碳元素有一種極為著名的存在狀態叫做石墨烯

。他是一種由單層碳原子組成平片網狀結構，也是目前人類已知的材料強度最高的物質。而碳纖維在結構上就像把二維狀態的石墨烯，透過摺疊、擠壓、捲曲的方式，製成三維的石墨晶體材料。

並且除了單純的碳元素以外，為了獲得更好的物理特性，碳纖維中還包含有5%-10%左右的其他元素。需要透過高溫碳化，惰性氣體脫水等處理方式和原有的含碳纖維進行結合，才能得到最初的碳纖維成品。

而這樣的碳纖維成品，

其直徑只有5到10微米，僅相當於頭髮的十分之一

，其工藝精度可見一斑。值得一提的是，碳纖維與其他材料不同，成品碳絲越細，它的缺陷則越少，強度才更大。

因此碳纖維的製造技術，是直接和一個國家的工業水平掛鉤的！

最重要的是，這樣的碳纖維碳絲還只是碳纖維產品鏈的起點。如果想要將其製造成可以使用的工業材料，

還需要進行編織、疊加、粘合、固化等一系列工業流程

，才能呈現目前我們所看到的碳纖維產品。而在這個過程中，

則需要涉及化工、紡織、材料、精密器械等眾多產業的加持。

也正因為有著如此高的製造難度，碳纖維材料的價值極為高昂。甚至一度只被應用於航天、軍工等特殊領域。

直到幾十年後工藝逐漸成熟，才逐漸流入商業市場。

但工藝成熟也只是相對而言，並不能抵消碳纖維昂貴的價值。

碳纖維材質跑車

以2018年的航空碳纖維為例，平均每公斤碳纖維材料的價格高達1000元。並且在製作過程中，還有三成多會直接報廢。實際算下來，每公斤成本接近1500美元。至於成品的碳纖維複合材料製品，其每公斤價格更是高達1-2萬。而相比之下，同等級的鋁合金價格卻只有40-60元左右，成本差價高達十多倍。

也正是因為如此昂貴的價格，碳纖維也在材料界有著“黑黃金”的稱號！

美日聯手 壟斷全球

不過有意思的是，就在世界上其他國家求碳纖維而不得的時候。有些國家卻已經開始把碳纖維材料玩出了花！

早在20世紀末，美國的全球鷹無人偵察機其碳纖維複合材料佔比，就已經高達到65%。

另外像X-47B、“神經元”、“雷神”等幾個型號的無人機，碳纖維複合材料的使用比例甚至高達九成，堪稱“全碳戰機”。而除了美國以外，日本在碳纖維領域的應用則更加清奇。早在上世紀70年代，就開始嘗試將碳纖維應用到高爾夫球杆、網球拍、魚竿等生活領域。將這一高階材料，首次帶入到商業市場。

美國X-47B

當然，美國和日本之所以這樣做也有著自己的底氣。首先美國作為碳纖維領域的先驅，早在

上世紀50年代初，就開始把新材料的研發重點放在碳纖維上，成為了世界上第一個量產高階碳纖維的國家。

而在之後的幾十年裡，更是將碳纖維的製取工藝不斷推進。

而日本在看到碳纖維的前景之後，也緊隨美國的腳步。不僅實現了通用級聚丙烯腈基碳纖維的生產，攻克了美國都未曾解決的難題。甚至還將此技術進一步推進，實現了高效能聚丙烯腈基碳纖維的量產。

而在之後的幾年裡，美國和日本還達成了合作協議，互補了自己的碳纖維產業。

就這樣在強強聯合下，美國和日本一度壟斷了全球70%以上的碳纖維產能，在高階碳纖維領域更是真正的隻手遮天。

真正意義上，實現了全球碳纖維壟斷！

並且憑藉著多年來在碳纖維領域建立的產業優勢，美日兩國還嚴格把控碳纖維的市場流向。甚至將高階碳纖維劃分為了國家管制材料，用以打壓限制某些國家！

例如文章開頭，我說的那個故事，就是當時美日把控碳纖維市場的一個縮影！

中國碳纖維 奪回話語權

事實上，中國的碳纖維產業起步並不晚，早在上世紀60年代就開始了針對碳纖維技術的研究。甚至成立了專門的研究院。到了80年代，甚至中國已經有了大大小小几十家碳纖維企業。

但遺憾的是，由於外國的刻意封鎖，以及工業化程度的侷限，中國的碳纖維產業一直只能在低端市場中徘徊。

直到進入21世紀以後，伴隨著中國工業化水平的迅速提升，中國的碳纖維產業才進入了高速發展期。尤其是近五年，中國碳纖維產業更是進入了高速賽道！

2017年，我國率先突破了T800碳纖維的製作工藝，成功打破了美日兩國在中高階碳纖維上的壟斷。

緊接著2018年，我們又集中全國10餘所高校、科研院所、企業共同攻關，成功實現了從12K小絲束到48K大絲束的歷史性突破。之後2019年初，

中科院山西煤炭化學研究所，又實現了幹噴溼紡製備T-1000級超強碳纖維的核心技術突破，並且在國內首次開發出聚丙烯腈基新型中空碳纖維。

而在這些技術的加持下，

2021年9月8日，中國首條具有自主智慧財產權的，千噸級幹噴溼紡碳纖維產業化生產線正式在青海西寧投產。

這是目前中國最大的碳纖維生產基地，單線年產就超過3000噸，總年產更是達到了萬噸級！

自此，中國才真正啃下了這款材料界的黑黃金，實現了碳纖維自由。

現如今，中國的碳纖維理論產能，在全球已經排名第二

，其碳纖維技術也穩居前三，成為了真正的“碳纖維產業第三級”。不過這些成就，還不足以讓我們停止腳步。雖然我們已經擺脫了被卡脖子的局面，但是面對真正的高階碳纖維市場仍有距離。

像美國和日本，現如今已經造出了更為先進的T1200碳纖維，因此我國的碳纖維產業仍要繼續追趕。

而且未來，伴隨著國產大飛機的投產、中國載人航天的常態化執行、風力發電氫能儲存等新能源產業的崛起以及國產汽車產業的進一步擴大。中國的碳纖維市場，必然在很長一段時間內，都處於嗷嗷待哺的階段。

為了不將如此龐大的市場拱手讓人，中國必須將碳纖維產業進一步升級。成為真正的碳纖維大國，碳纖維強國！

那文章的最後還有一個小問題：

你知道，你身邊有什麼東西也是用碳纖維做的嗎？

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