三、高性能纖維目前存在問題

我國高性能纖維研制起步并不晚，但由于經(jīng)費(fèi)投入、原材料、裝備、人才等復(fù)雜的原因進(jìn)展一直較緩慢，近10年來雖取得了很大的進(jìn)步，但在產(chǎn)品性能穩(wěn)定性、生產(chǎn)成本、規(guī)模及應(yīng)用水平方面與日本、美國等發(fā)達(dá)國家仍有明顯差距，其主要共性科學(xué)問題是高性能纖維近程、遠(yuǎn)程和宏觀結(jié)構(gòu)（即分子鏈分布、體系純度、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、纖維表面結(jié)構(gòu)）的不均勻性引起的產(chǎn)品可紡性、物化性能和批次穩(wěn)定性不足。目前主要存在的主要問題總結(jié)如下：

高端纖維仍存在代差，自主保障能力亟待加強(qiáng)。國外航空航天領(lǐng)域已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用以T800級碳纖維為主要增強(qiáng)體的第二代先進(jìn)復(fù)合材料，而我國總體上仍處在第一代先進(jìn)復(fù)合材料的擴(kuò)大應(yīng)用、第二代先進(jìn)復(fù)合材料的考核驗(yàn)證階段。高強(qiáng)高模、超高模量碳纖維、差異化對位芳綸（超高強(qiáng)型、超高模型、中等模量型、高黏結(jié)型、抗疲勞型等）、高強(qiáng)和無蠕變UHMWPE纖維、高性能雜環(huán)芳綸Ⅲ生產(chǎn)技術(shù)尚未突破，不具備自主保障能力，在高性能無機(jī)纖維等領(lǐng)域，同樣存在高端產(chǎn)品缺乏、質(zhì)量一致性差等問題。

高性能纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度不夠，大規(guī)模高端裝備與成套工藝仍未完全突破。高性能纖維產(chǎn)業(yè)是一個生產(chǎn)工藝與裝備高度耦合的長流程精細(xì)產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)尚未完全掌握大規(guī)模成套生產(chǎn)工藝技術(shù)?，F(xiàn)階段國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)仍以12K及以下小絲束產(chǎn)品為主，大絲束、低成本碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)尚未全面突破，而國外已開始將大絲束低成本與小絲束高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)融合，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。芳綸（對位芳綸、間位芳綸、雜環(huán)芳綸Ⅲ）在產(chǎn)品性能與穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、應(yīng)用領(lǐng)域等方面還存在差距。UHMWPE纖維單線產(chǎn)能低，投資成本高、生產(chǎn)效率低、能耗高，規(guī)?；统杀旧a(chǎn)還難以實(shí)現(xiàn)。PPS纖維和聚芳酯纖維缺乏千噸級產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)和裝備。此外，高性能纖維的產(chǎn)業(yè)化成套裝備設(shè)計(jì)與制造能力不足，缺乏設(shè)計(jì)/仿真模擬工程師，設(shè)計(jì)/模擬軟件依賴進(jìn)口，基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)（如機(jī) 械加工）、精密設(shè)備（如計(jì)量泵、噴絲板）、裝備原材料質(zhì)量（如高強(qiáng)度鋼、耐腐蝕鋼材料等） 與國外存在明顯差距，導(dǎo)致國內(nèi)自主裝備在精度、效率和使用壽命上不足，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性差、故障率高，制約我國高性能纖維產(chǎn)品性能穩(wěn)定與提升以及生產(chǎn)成本控制。

基礎(chǔ)研究投入不足，部分關(guān)鍵科學(xué)問題尚未探明，缺乏前沿產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)動力。在國家政策扶持和重大任務(wù)的牽引下，我國高性能纖維參照、仿制國外產(chǎn)品開展研究工作，以產(chǎn)品研制為主，著重解決國家重大需求和應(yīng)用急需。高校與研究機(jī)構(gòu)研發(fā)通常以型號產(chǎn)品為依托，高性能纖維材料成分-結(jié)構(gòu)-工藝-性能之間的深層次關(guān)系規(guī)律尚未全面掌握，必要的基礎(chǔ)科學(xué)機(jī)理與理論尚未揭示清楚，導(dǎo)致面臨新的應(yīng)用需求時缺乏理論支撐，自主創(chuàng)新能力不足。企業(yè)疲于盲目擴(kuò)產(chǎn)，投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足，如碳纖維目前國內(nèi)可工業(yè)化的產(chǎn)品僅有幾個牌號，而日本東麗有近20個產(chǎn)品型號。

健全的產(chǎn)業(yè)體系尚未形成，仍存在低水平重復(fù)、無序競爭現(xiàn)象。目前我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)體系尚不完整，關(guān)鍵裝備與配套材料、重要原材料、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測評價環(huán)節(jié)薄弱。在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域應(yīng)用的總體規(guī)模較小，難以驅(qū)動高性能纖維及復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與完善，在以汽車、壓力容器、軌道交通等為代表的工業(yè)領(lǐng)域仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在國家政策支持和高科技領(lǐng)域投資沖動等多重因素刺激下，目前仍存在低水平重復(fù)、脫離產(chǎn)業(yè)實(shí)際的投資亂象，項(xiàng)目水平參差不齊，不僅造成大量國家和社會資源占用與浪費(fèi)，同時不利于行業(yè)競爭力和可持續(xù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的形成。

四、高性能纖維未來發(fā)展

高性能纖維是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)不可或缺的戰(zhàn)略性新材料。近年來，我國高性能纖維在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、產(chǎn)品品種質(zhì)量、市場化應(yīng)用等方面取得快速發(fā)展，高性能纖維已成為制造業(yè)提升的新動力，我國逐步成為全球品種覆蓋面最廣的高性能纖維生產(chǎn)和消費(fèi)大國。著的經(jīng)濟(jì)社會效益。這突出表現(xiàn)在：一是高性能纖維的國產(chǎn)化打破了日、 美等發(fā)達(dá)國家長期對我國的技術(shù)封鎖和市場壟斷， 為我國制造業(yè)核心競爭力提升注入了新動力，對航空航天、國防軍工、風(fēng)力發(fā)電、 土木建筑、汽車輕量化、海洋工程、境保護(hù)等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。相關(guān)資料顯示，汽車車身重量每減輕100kg，則O2排放量減少約 5g/km；飛機(jī)機(jī)身重量每減少20%，則每年CO2排放量減少約 140噸。在碳達(dá)峰、 碳中和政策背景下， 碳纖維已應(yīng)用于光伏、風(fēng)電、 氫能等綠色清潔能源領(lǐng)域， 正逐步成為實(shí)現(xiàn) “雙碳” 戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途徑之一。二是隨著國產(chǎn)高性能纖維市場認(rèn)可度持續(xù)提高， 不僅主要企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷好轉(zhuǎn)，逐漸步入良性發(fā)展階段，同時高性能纖維及其制品出口量也不斷增長， 產(chǎn)品的國際市場競爭力持續(xù)增強(qiáng)。以碳纖維行業(yè)為例， 2012年威海光威復(fù)合材料股份有限公司首次實(shí)現(xiàn)碳纖維企業(yè)盈利，2016年中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司首次實(shí)現(xiàn)碳纖維企業(yè)在民用領(lǐng)域盈利。2002年在新冠疫情持續(xù)肆虐的大背景下，我國碳纖維行業(yè)逆勢而上，持續(xù)保持產(chǎn)銷兩旺，業(yè)績不斷增長，連續(xù)兩年實(shí)現(xiàn)了全行業(yè)盈利。

2022年5月，工業(yè)和信息化部、發(fā)改委兩部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于化纖工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中提到推動化纖工業(yè)創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，行業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度達(dá)到2%，高性能纖維研發(fā)制造能力滿足國家戰(zhàn)略需求。提升高性能纖維質(zhì)量一致性和批次穩(wěn)定性，進(jìn)一步擴(kuò)大高性能纖維在航空航天、風(fēng)力和光伏發(fā)電、海洋工程、環(huán)境保護(hù)、安全防護(hù)、土工建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用。2022年9月，工業(yè)和信息化部、國資委、市場監(jiān)管總局、知識產(chǎn)權(quán)局等四部門聯(lián)合發(fā)布《原材料工業(yè)“三品”實(shí)施方案》，提出到2025年，原材料品種更加豐富、品質(zhì)更加穩(wěn)定、品牌更具影響力。高溫合金、高性能特種合金、半導(dǎo)體材料、高性能纖維及復(fù)合材料等產(chǎn)品和服務(wù)對重點(diǎn)領(lǐng)域支撐能力顯著增強(qiáng)。盡管在高端領(lǐng)域我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力還有待提升，但國內(nèi)企業(yè)已在探索核心技術(shù)，逐漸打破國外壟斷，國產(chǎn)化率有望穩(wěn)步提升。2023年8月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)航工程實(shí)施方案（2023-2035年）》，提到研制高性能纖維專用料等先進(jìn)高分子材料標(biāo)準(zhǔn)，研究性能表征與測試方法標(biāo)準(zhǔn)。

為推動我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，提高其國際競爭力，建議：

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，強(qiáng)化政府主導(dǎo)作用。當(dāng)前面臨國際大環(huán)境的急速變化，應(yīng)由國家相關(guān)部委和行業(yè)協(xié)會牽頭，謀劃我國高性能纖維行業(yè)發(fā)展新路徑，保障行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，防止同質(zhì)產(chǎn)能增長過快，避免走常規(guī)纖維發(fā)展的老路，影響行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展。支持科技研發(fā)和示范應(yīng)用，堅(jiān)持長期投入，鼓勵迭代和穩(wěn)定性發(fā)展，推動創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用，以高性能纖維材料技術(shù)進(jìn)步帶動產(chǎn)業(yè)升級。

加強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新，深化產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。加大自主創(chuàng)新，注重協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，增強(qiáng)內(nèi)生動力，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。加大力度解決制約行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的共性難題，重點(diǎn)關(guān)注短板問題，加強(qiáng)高品質(zhì)原輔料、關(guān)鍵裝備和零部件等研發(fā)，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的自主可控能力，掌握高性能纖維成分-結(jié)構(gòu)-工藝-性能之間的深層次關(guān)系規(guī)律，全面提升自主創(chuàng)新能力。

擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，開發(fā)低成本工藝技術(shù)。在聚焦產(chǎn)品性能和研發(fā)高附加值產(chǎn)品的同時，重視開發(fā)各種成型工藝技術(shù)，進(jìn)一步降低成本，強(qiáng)化收益能力。生產(chǎn)成本決定了市場容量和應(yīng)用，加快低成本技術(shù)的開發(fā)，有利于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高單線生產(chǎn)能力，可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，從而提升產(chǎn)品的市場競爭力。

針對市場需求，加大應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。通過“下游”帶動“上游”，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化產(chǎn)品，加強(qiáng)與配套產(chǎn)業(yè)的溝通合作，從制成品的設(shè)計(jì)端開始就積極融入下游客戶的研發(fā)工作中，高效地將高性能纖維的優(yōu)異性能最大化地體現(xiàn)在應(yīng)用場景中，真正實(shí)現(xiàn)其性能與下游應(yīng)用的精準(zhǔn)匹配。

建立監(jiān)測體系，把握行業(yè)動態(tài)。健全高性能纖維產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)，聚焦行業(yè)數(shù)據(jù)研究，加強(qiáng)行業(yè)管理和引導(dǎo)，規(guī)劃發(fā)展，制定和完善行業(yè)準(zhǔn)入條件，發(fā)布產(chǎn)品指導(dǎo)目錄，避免盲目發(fā)展與低水平重復(fù)建設(shè)，鼓勵推動各生產(chǎn)廠家之間協(xié)同聯(lián)動、深入溝通，引導(dǎo)高性能纖維產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推動參與國際競爭。聚焦高性能纖維國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，包括碳纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維、聚芳酯纖維、聚苯硫醚纖維、UHMWPE纖維等及其各類下游制品的方法標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范國內(nèi)高性能纖維產(chǎn)品，推動產(chǎn)品進(jìn)入國際市場、參與國際競爭。