在现代工业系统中，合金是各行各业不可或缺的重要材料。然而，与传统金属合金相比，碳纤维在航空发动机叶片、新一代飞机机身、民用飞机等领域的性能远远优于合金的各项性能，并且随着日后的发展，碳纤维将成为一种新的工业材料。碳纤维是一种被称为 “黑金” 的珍贵材料，现在被广泛用于制造手机壳，航空航天和超级跑车。然而，许多人不知道的是，早在几年前的中国，碳纤维的价值仍然是 “黑黄金”。
当时究竟发生了什么呢？今天的芳华往事就跟大家聊聊美日技术垄断碳纤维的故事。
早在1892年，爱迪生就诞生并发明了一种特殊材料碳纤维。然而，由于当时技术条件的限制，碳纤维材料在性能上没有显示出优势。直到1950年代，碳纤维才在太空中得到开发和使用。并且随着时代的进步，工业水平逐步提高，这使得生产的碳纤维材料具有良好的密度和质量，体积比其他材料重量要小很多，碳纤维的强度可以达到近3500 Pa，抗拉强度大约是钢的6倍，这也更加突出了碳纤维的优秀。而碳纤维作为材料中的高端材料，是迄今为止我们所证明的强度最好的材料。并且为了让碳纤维具有更多的特性，碳纤维还添加了其他特殊材料，占据了5到10% 的位置，这也需要与各种先进技术和精湛技术相结合，让碳纤维只有10微米的大小，这可能相当于头发的10分之1，所以它的生产技术和技术水平都很高。值得一提的是，只要生产的碳纤维好，质量越高，强度就越大。因此，碳纤维技术非常复杂，需要很高的工业技术。
最重要的是，碳纤维制成后，无法真正使用。必须满足一定的条件。将碳纤维和高质量树脂进行加工粘合，制造复杂，但这种复杂性也赋予碳纤维卓越的性能。因此碳纤维具备了比不锈钢钢50%，比铝合金轻轻30%的重量，强度比玻璃纤维复合材料还要高。
但在生产过程中会有30%的损失，并且碳纤维的成本很高。成品碳纤维的价格高达每公斤数万美元，是铝合金材料成本的十倍以上。这也是碳纤维昵称黑金的起源。除此之外，它还具有很强的弹性、高温低温抵抗耐性、优异的耐腐蚀性和热膨胀抗性，使其成为新材料之王，更重要的是，它现在已成为航空航天和军事工业领域最好的材料，并已成为科学领域无比重要的存在。因此，这种新材料很快受到市场的青睐。美国波音公司的波音787是世界上第一架使用碳纤维的飞机。整个飞机由50% 碳纤维制成，减少了机身的重量，提高了飞行速度。
当然，除了这些高端产品的应用，碳纤维在我们日常使用的运动器材、羽毛球拍和网球拍中也都用使用，碳纤维还用于风力发电行业，用于制造风力发电部件、医疗领域、大量假肢、轮椅和床，这些都是由碳纤维制成的，现在碳纤维已经遍布我们的生活。早在20世纪底，美国 “全球鹰” 无人侦察机机身65%的材料都是碳纤维复合材料。其他更先进的无人驾驶飞行器更是高达90% 的炭纤维，除了美国外，在日本使用碳纤维更为常见。美日本如此奢侈也是有原因的。美国是世界上第一个开发碳纤维材料的国家。而在50年代以来，日本也开始研究和大力发展碳纤维材料，并且开始重视碳纤维原料的生产。最后在60年代，日本发明了聚丙烯腈纤维，并且在世界获得专利。
并在70年代推出了聚丙烯腈基碳纤维，这种碳纤维因其高性能而出口海外，成为了各个国家的抢手货。而日本的碳纤维技术成名后，逐渐垄断了碳纤维技术。在接下来的几年里，美国和日本达成合作协议，互补碳纤维产业并且垄断。这也让美国和日本在曾经垄断了全球70% 以上的碳纤维产能，并真正成为高端碳纤维领域的垄断者。美国和日本多年来一直引领碳纤维行业，牢牢控制着碳纤维市场。直接将高端碳纤维列为国家控制材料，一这种手段来打压和限制某些国家。
中国的碳纤维产业其实起步并不算太晚，在上世纪60年代，我国已经开始了对碳纤维技术的研究，甚至还建立了专门的研究机构。到80年代时，中国甚至出现了数十家大小碳纤维公司。
但不幸的是，由于国外的蓄意封锁和工业化限制，中国的碳纤维行业逐步陷入了低端市场。到了2005年，国内从事碳纤维工业的企业仅约10家，其生产能力仅占世界的1%。直到2017年，中国出现了很多碳纤维民营和国有企业，如威海拓、江苏恒神、上海石化等。突破了中国T800碳纤维的制造工艺。为了打破两国对高端碳纤维的垄断，让中国目前有能力生产T1000碳纤维，并且相关产能也已达到全球规模的15%。在2021年9月，中国第一条具有自主知识产权的千吨级干喷湿纺碳纤维工业生产线正式投产青海西宁。这也是中国目前最大的碳纤维生产基地，每条生产线吨。如今，中国的碳纤维理论产能仅居世界第二，碳纤维技术稳居前三，成为名副其实的 “碳纤维产业第三梯队”。
好了，本期视频就和大家分享到这里，关注芳华往事，聆听历史故事我们下期不见不散！