对于以碳纤维、芳纶为代表的中国高性能纤维来说，值得赞赏的是，行业用了短短十年缩短了与发达国家近三十年的差距，依靠自主研发实现了从无到有。然而解决了“有”的问题后，下一步的“量产应用”成为了横立在行业发展大道上的一座多年来难以撼动的大山。

以碳纤维为例，轻量化应用市场广阔，然而居高不下的原料成本及制造成本阻碍了下游大量使用碳纤维实现轻量化目的的进程。东华大学材料科学与工程学院余木火教授告诉记者：“目前我国碳纤维产能1.5万吨，产量只有4000吨，开工率20%，企业亏损的现状与中国经济地位不匹配。”而在盈利难、量产难、开工率低的窘境背后，症结的根源就在于“成本高”。

10位院士、88位专家 前瞻未来十年

4月29日，中国工程院召开了《高性能纤维与汽车轻量化技术创新发展战略研究》项目成果发布会。

作为国家最具权威的工程战略咨询单位，中国工程院环境与轻纺工程学部意识到轻量化产业对于国家能源、环境、制造业、新能源汽车产业和新材料战略新兴产业的重要性以及当前我国在此领域的严重不足，于2015年确立了《高性能纤维与汽车轻量化技术创新发展战略研究》咨询项目，项目力图梳理目前高性能纤维在汽车轻量化领域内的发展现状、存在问题、未来战略、技术途径、专项建议等，为高性能纤维在汽车轻量化领域建立具有可行性的操作指南。

中国工程院院士蒋士成在发布会上表示：“该项目是一个跨学科、跨行业的研究项目，由纺织领域院士牵头，邀请了纺织、汽车、复合材料、轻工机械等领域院士共同参与，依托东华大学，由纤维材料改性国家重点实验室、民用航空复合材料协同创新中心和上海市轻质结构复合材料重点实验室具体组织实施。项目聚焦国内外高性能纤维及其轻量化技术相关产业科技发展环境和现状以及发展趋势，对我国高性能纤维及其轻量化技术相关产业科技前沿领域进行了深入系统地分析研究，取得了许多新的认识和重要研究成果。”

整个课题组经过了一年多的深入调研、座谈，走访企业包括产业链上游碳纤维生产厂家、下游汽车生产企业，共计10多家。经过广泛讨论，提出了我国高性能纤维与汽车轻量化发展战略和技术途径、高性能纤维与轻量化产业关键工程技术专项，以及高性能纤维与轻量化产业发展建议，并形成了项目研究报告1份，调研报告15份，提交了院士建议1份。

在项目最终形成的未来十年发展战略中指出：在第一阶段，即第一个五年——从2016年到2020年，通过科技攻关，建立高性能纤维与汽车轻量化设计制造技术体系和产业链体系，形成从原材料到碳纤维汽车及其零部件的标准及其检测体系。在第二阶段，即第二个五年——从2020年到2025年，推广应用到整个汽车产业，争取使用碳纤维2～3万吨。碳纤维成本降低50%，零部件制造成本从70%～80%降低到50%。

原料、制造、设计 三大途径攻克成本瓶颈

从项目的最终目标来看，“成本的降低”是未来十年碳纤维在汽车轻量化应用中需要重点解决的问题，正如前文所述，这也是目前碳纤维行业面临的最大瓶颈。

毋庸置疑，轻量化对于制造业各个领域如交通运输、机械制造、海洋化工都至关重要，世界各国都高度重视。2015年3月，奥巴马亲自宣布成立了国家轻量化复合材料研究所，目标是发展低成本复合材料技术，大规模应用于制造业，提高制造业竞争力。

而在轻量化应用中，纤维增强复合材料是迄今综合性能最好的材料，在汽车领域内应用最广的就是碳纤维。而对于汽车企业来说，能够被列为首选材料的首要衡量指标就是“成本”。

余木火教授在成果发布会上代表课题组做汇报时指出：“在中国碳纤维复合材料产业链中，原料成本占比为20%～30%，从碳纤维到零部件的制造成本占到70%～80%，是原材料的3～4倍。”

因此解决复合材料的成本问题，已经不单单是降低碳纤维的成本，还要从零部件的具体生产过程中依靠技术升级，进行成本压缩，“降低制造成本比降低碳纤维成本更有空间。”余木火说道。

为此项目组提出了三大工程技术专项：汽车轻量化复合材料关键原材料低成本化技术专项；复合材料汽车零部件自动化量产制造技术与装备专项；轻量化复合材料汽车及零部件设计与评价技术专项。

三大专项，三个着力点，全面发力试图攻克碳纤维复合材料在汽车轻量化领域内的成本瓶颈。

文章来源：《材料科学与工程学报》 网址: http://www.clkxygcxb.cn/qikandaodu/2021/0730/644.html

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