2025年4月21日，韓國(guó)HS曉星先進(jìn)材料公司聯(lián)合美國(guó)化學(xué)技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)Trillium，宣布成功實(shí)現(xiàn)100%生物基丙烯腈（ACN）聚合成聚丙烯腈（PAN）的技術(shù)突破。這一成果標(biāo)志著全球首次以植物基原料完全替代石油基原料制備碳纖維前體，為材料科學(xué)領(lǐng)域注入綠色動(dòng)能。據(jù)測(cè)算，基于該技術(shù)生產(chǎn)的高性能碳纖維，碳足跡較傳統(tǒng)石油基產(chǎn)品有所減少，為航空航天、汽車制造、新能源等高耗能行業(yè)開辟了低碳轉(zhuǎn)型新路徑。

技術(shù)突破：從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的綠色跨越

碳纖維的核心原料聚丙烯腈（PAN）占全球碳纖維產(chǎn)量的90%以上，但其傳統(tǒng)生產(chǎn)依賴石油基丙烯腈，導(dǎo)致資源消耗與碳排放居高不下。HS曉星與Trillium的合作顛覆了這一模式：通過純植物基原料催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為生物基丙烯腈，再經(jīng)聚合工藝制得PAN。這一過程不僅規(guī)避了石油開采與煉化環(huán)節(jié)的高能耗，更利用生物質(zhì)生長(zhǎng)過程中吸收的二氧化碳抵消部分碳排放，形成“負(fù)碳”原料閉環(huán)。

值得關(guān)注的是，這款生物基碳纖維并非 “環(huán)保優(yōu)先、性能妥協(xié)” 的產(chǎn)品。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，其強(qiáng)度、剛性及耐久性與傳統(tǒng)石油基碳纖維持平，部分指標(biāo)甚至因植物基原料的分子結(jié)構(gòu)特性略有提升，完全滿足高端制造領(lǐng)域的嚴(yán)苛要求。

行業(yè)變革：多領(lǐng)域應(yīng)用開啟綠色轉(zhuǎn)型

1. 汽車工業(yè)：輕量化與碳中和的雙重突破
寶馬、奧迪等車企已將生物基碳纖維應(yīng)用于車身結(jié)構(gòu)件，碳纖維的密度僅為鋼的1/4至1/5，強(qiáng)度卻更高。寶馬i7通過將車門裝飾板、中央扶手基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等部件替換為麻、洋麻、亞麻等天然纖維復(fù)合材料，結(jié)合生物基碳纖維的高強(qiáng)度特性，實(shí)現(xiàn)整車減重120公斤。與傳統(tǒng)材料相比，天然纖維材料重量減輕30%-50%，直接降低了車輛能耗。

2. 航空航天：性能與環(huán)保的平衡藝術(shù)
波音787夢(mèng)想客機(jī)機(jī)身中50%的結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料，若全面替換為生物基產(chǎn)品，單架飛機(jī)可大量減少碳排放。波音、空客則在支線飛機(jī)的艙內(nèi)結(jié)構(gòu)件中試點(diǎn)應(yīng)用，通過材料輕量化降低飛行能耗。

生態(tài)革命：材料科學(xué)的可持續(xù)范式

生物基碳纖維的環(huán)保價(jià)值貫穿全生命周期：

原料端，若使用含碳生物質(zhì)（如玉米、甘蔗），植物生長(zhǎng)階段會(huì)通過光合作用吸收二氧化碳。但此部分碳固定通常不計(jì)入產(chǎn)品生產(chǎn)階段的碳足跡，而是作為原料的“生物碳”屬性。

生產(chǎn)端，現(xiàn)有公開數(shù)據(jù)中，生物基丙烯腈的碳足跡優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在與石油基丙烯腈的對(duì)比上，使用生物基原料生產(chǎn)丙烯腈，可使碳足跡有所減少。

回收端，產(chǎn)品廢棄后可通過熱解回收碳元素，但回收技術(shù)尚處發(fā)展階段，回收率多在60%-70%之間，且纖維性能可能下降。

“我們的目標(biāo)不僅是商業(yè)化，更是用生物基技術(shù)重構(gòu)整個(gè)材料產(chǎn)業(yè)鏈?！彼温尻柕男哉凵涑鲂袠I(yè)變革的深層邏輯：當(dāng)碳纖維從“石油依賴”轉(zhuǎn)向“生物制造”，其應(yīng)用邊界將從高端裝備擴(kuò)展至建筑加固、風(fēng)電葉片、氫能儲(chǔ)罐等民生領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)“材料強(qiáng)國(guó)”與“碳中和”的協(xié)同發(fā)展。

結(jié)語：綠色科技的未來圖景

100%生物基碳纖維的誕生，標(biāo)志著人類在材料領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)“性能突破”與“生態(tài)友好”的雙重勝利。從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的五年征程中，HS曉星與Trillium的跨界合作，印證了“技術(shù)迭代+政策引導(dǎo)+市場(chǎng)需求”的三重驅(qū)動(dòng)模式。當(dāng)每一克碳纖維都承載著陽光與植物的能量，當(dāng)每一輛汽車、每一架飛機(jī)都成為減碳的載體，這場(chǎng)材料革命正以綠色為底色，書寫人類可持續(xù)發(fā)展的新篇章。