杜善義

（中國航天科技集團(tuán)有限公司，北京100048；哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱150001）

師昌緒是中國著名材料學(xué)家，也是戰(zhàn)略科學(xué)家，他不僅在科學(xué)上取得令人矚目的成就，同時(shí)，也是胸懷祖國、有擔(dān)當(dāng)、有責(zé)任的科學(xué)家。我僅就碳纖維方面談?wù)剮熇系淖吭截暙I(xiàn)和他的戰(zhàn)略思維。20世紀(jì)90年代，師老在全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會上就提出“碳纖維及其復(fù)合材料是永恒的不可替代的材料”，在香山會議上又提出“碳纖維是戰(zhàn)略性材料”。正因他對碳纖維有如此的認(rèn)知高度，才引領(lǐng)了中國碳纖維的研究和應(yīng)用，可以毫不夸張地講，沒有師老就沒有中國碳纖維的今天。

碳纖維及其復(fù)合材料是20世紀(jì)材料科學(xué)發(fā)展的里程碑式成就，一出現(xiàn)就得到關(guān)注，特別是受到國防和航天航空領(lǐng)域的高度重視，原因在于它具有許多傳統(tǒng)材料不具備的特點(diǎn)。首先，它的比性能高，這樣可實(shí)現(xiàn)裝備輕量化，提高裝備的結(jié)構(gòu)效率；其次，它在宏觀上是可以設(shè)計(jì)，使其達(dá)到所需要的性能；此外，通過設(shè)計(jì)，它不僅可成為新型結(jié)構(gòu)材料，還可以成為特殊功能材料或結(jié)構(gòu)/功能一體化材料等。

中國也非常重視碳纖維的研發(fā)和應(yīng)用，先進(jìn)復(fù)合材料是裝備換代的重要基礎(chǔ)和保證。20世紀(jì)60年代，中國就開始部署和規(guī)劃碳纖維的研發(fā)工作，由于工業(yè)基礎(chǔ)和體制機(jī)制等原因，經(jīng)近20年努力，中國的碳纖維應(yīng)用還是要依賴日本等國進(jìn)口，受制于人。在20世紀(jì)90年代末至21世紀(jì)初，由于國外對軍用碳纖維的嚴(yán)格禁運(yùn)，中國的火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和飛機(jī)等重要裝備所用的碳纖維根本得不到保證，甚至到了告急地步。就在這時(shí)，師昌緒一方面給中央領(lǐng)導(dǎo)寫信反映情況，同時(shí)提出自己的攻關(guān)建議，得到中央支持；另一方面，“十五”期間在科技部設(shè)立專題研究計(jì)劃，帶領(lǐng)年輕的科技工作者親臨國企和民企調(diào)查、咨詢和親自指導(dǎo)，使中國碳纖維經(jīng)過10余年時(shí)間發(fā)展起來，在性能、質(zhì)量和規(guī)模上已基本滿足重要領(lǐng)域需求，發(fā)展形勢喜人。

目前，中國的碳纖維及其復(fù)合材料已發(fā)展到一個(gè)新階段。主要是涌現(xiàn)出一批以民企為主的碳纖維產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)可提供高強(qiáng)、高模的碳纖維，滿足需求。從性能、質(zhì)量和規(guī)模上雖與某些發(fā)達(dá)國家有差距，但差距越來越小，有望在近期跟上世界發(fā)展的先進(jìn)步伐；碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用產(chǎn)生了重要變化，過去主要在國防和航空航天領(lǐng)域，現(xiàn)在得到諸如能源交通、海洋工程和船艦、汽車及土木多領(lǐng)域的重視，碳纖維復(fù)合材料正在從一種“貴族性”材料到“平民性”材料轉(zhuǎn)變，它的地位越來越重要、應(yīng)用越來越廣泛、作用越來越顯著、用量也越來越大。碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用不僅對提高裝備的性能至關(guān)重要，它同時(shí)與節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)以及降低成本有至關(guān)重要的不可替代的作用。

在學(xué)習(xí)和弘揚(yáng)師昌緒先生科學(xué)精神的同時(shí)，科學(xué)地審視中國碳纖維及其復(fù)合材料也是十分重要的。除了看到需求和機(jī)遇，也應(yīng)清醒地看到差距和挑戰(zhàn)。師老曾給中國科學(xué)院化學(xué)研究所徐堅(jiān)博士講過一句名言，他認(rèn)為，中國碳纖維不是“苦海無邊，回頭是岸”而是“苦海有邊，回頭無岸”，雖是10年前講的，但現(xiàn)在仍有指導(dǎo)意義。發(fā)展碳纖維機(jī)遇在哪里？一是碳纖維已經(jīng)從主要在國防和航空航天領(lǐng)域應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)至軍民兩用戰(zhàn)略性材料，它的應(yīng)用領(lǐng)域已延伸到現(xiàn)代交通、新能源汽車、海洋工程與船艦、能源領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。中國的碳纖維應(yīng)用量已經(jīng)占世界總用量的1/4左右，從總的需求看，中國必然成為碳纖維研發(fā)與應(yīng)用大國；二是中國碳纖維的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用已有一定基礎(chǔ)水平，與先進(jìn)國家雖有差距但已經(jīng)差距不大，按目前態(tài)勢看，有望到2025年成為碳纖維強(qiáng)國；三是形成一支高水平的人才隊(duì)伍和成規(guī)模的研發(fā)平臺，而且相當(dāng)一部分企業(yè)可自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)裝備，基本掌握了核心技術(shù)，形成了可持續(xù)發(fā)展能力。發(fā)展碳纖維的挑戰(zhàn)在哪里？一是基礎(chǔ)尚較薄弱，碳纖維是技術(shù)含量極高的材料分支，它的技術(shù)和工藝包括了原液聚合到紡絲到預(yù)氧化碳化等復(fù)雜工序，既要解決原理性的科學(xué)問題，又要解決難度極大的關(guān)鍵技術(shù)和工程問題。中國還沒深入全面掌握核心技術(shù)，在質(zhì)量上還有較大的提升空間，研發(fā)和生產(chǎn)裝備對外仍有相當(dāng)依賴；二是不同程度存在材料本身研發(fā)與應(yīng)用脫節(jié)，存在不敢用和不會用的問題，其他領(lǐng)域的應(yīng)用上喊得多、用得少；三是在質(zhì)量控制和成本方面與碳纖維強(qiáng)國仍有差距等。

為使碳纖維及其復(fù)合材料真正成為軍民兩用材料，中國成為碳纖維強(qiáng)國，我們?nèi)孕枧?。?yīng)加強(qiáng)對碳纖維進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃，使其按市場規(guī)律有序發(fā)展；重視人才培養(yǎng)，加強(qiáng)技術(shù)基礎(chǔ)研究，尋找新的發(fā)展動(dòng)力；在質(zhì)量上下功夫，確保其性能的穩(wěn)定性，通過自主創(chuàng)新，發(fā)展新技術(shù)和新的制造裝備，著實(shí)拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，提高其性價(jià)比和國際競爭力。

——摘自《科技導(dǎo)報(bào)》2018年第19期