□上海石油化工研究院高性能碳纤维研发团队

问：高性能碳纤维是通用型碳纤维的升级产品吗？

答：从产品性能和制备技术上看，高性能碳纤维是在通用型碳纤维的基础上发展而来的。通用型碳纤维通常具备基本的力学性能，能够满足一些常规领域的使用需求。而高性能碳纤维则是通过一系列的技术改进和工艺升级来实现性能大幅提升。

以高模型碳纤维为例，它是在通用型碳纤维的基础上进一步石墨化处理得到的。石墨化处理是一个超高温处理过程，在这个过程中，碳纤维内部的碳原子会进一步重排和结晶，形成更加规整的石墨结构。这种结构的变化使得碳纤维的模量大幅提高，从而满足航天、高端体育器材等对材料模量要求较高的领域。

通用型碳纤维与高性能碳纤维在力学性能、结构、制造工艺、产品价格等方面存在显著差异。从力学性能上看，高性能碳纤维拉伸强度大于4.9吉帕，或者拉伸模量大于350吉帕。高性能碳纤维主要应用于航空航天等高端领域，其尺寸稳定性等应用性能明显优于通用型碳纤维。与通用型碳纤维相比，高性能碳纤维在尺寸稳定性等应用性能方面优势显著。以M55J级高强高模碳纤维为例，其尺寸稳定性可达1微米每米摄氏度。从宏观尺寸上看，通用型碳纤维直径约为7微米，而高性能碳纤维直径仅5微米。从微观结构看，高性能碳纤维结构更为致密，表面和内部的孔洞等缺陷更少，石墨片晶的取向度更高。从制造工艺看，高性能碳纤维的制备工艺更为复杂，过程控制的要求更高，生产成本和产品售价也更高。

问：高性能碳纤维价格相比通用型碳纤维昂贵得多，贵在哪儿？

答：贵在四个方面。一是原料成本高。高性能碳纤维缺陷少，对碳纤维原丝的品质要求较高，通常需要定制化生产，并且需要严格控制杂质含量、分子链结构和物理性能等指标。相比之下，通用型碳纤维对缺陷的要求相对较低，可使用一般品质的碳纤维原丝，质量和性能要求相对较低，原料成本相对便宜。

二是制备工艺复杂。高性能碳纤维的制造需要经过多道复杂且精细的工序，每道工序都需要精确控制温度、时间、气氛等参数，以确保碳纤维结构精确控制，使其力学性能达到要求。而对于高模量碳纤维的制备，还需要石墨化处理等工序，而通用级碳纤维制备则不需要该工序。

三是生产成本高。高性能碳纤维生产的工艺参数，如处理温度、公用工程消耗量等明显高于通用型碳纤维的工艺要求，需要使用更先进的生产设备，设备投入成本高，且设备关键配件的更新和维护频率明显高于通用型碳纤维。

四是产品质量要求高。高性能碳纤维的应用场景面向航空航天等高端制造领域，这些领域对产品质量的要求较高。例如，在航空方面，飞行器的结构部件需要承受极端的力学环境，如高速飞行时的空气动力、剧烈的振动及极端的温度变化等。这就要求高性能碳纤维产品具有高度的一致性和可靠性，需要从原料的筛选、生产工艺的优化到质量检测的每一个环节都严格控制，要投入更多的精力和成本来确保质量的稳定性和可靠性。

问：中国石化未来在碳纤维领域的发展更加侧重通用型产品，还是高性能产品？

答：中国石化未来在碳纤维领域不是通用型碳纤维和高性能碳纤维两者孤立发展，而是相互促进、协同共进；日本东丽、美国赫氏等碳纤维龙头企业也都是通用型和高性能同时发展。

高性能碳纤维作为支撑航空航天、高端制造等战略性领域发展的关键基础材料，对国家重大战略的实现起到至关重要的作用。然而，高性能碳纤维产业具有技术门槛高、生产装置投入大、产品验证流程烦琐且周期漫长、投资回报周期长等显著特征。

鉴于这些特性，多数企业往往倾向于优先布局通用型碳纤维业务，旨在能够在相对较短时间内获取投资回报。这种发展倾向导致我国高性能碳纤维产业发展受限，部分高性能碳纤维产品在当前阶段难以满足产业快速发展的实际需求，对产业链的稳定与安全构成了严峻挑战。

中国石化作为国家战略科技力量的承担者，肩负着推动国家关键领域技术进步和产业升级的重要使命。在高性能碳纤维这一国家亟须攻克的关键领域，中国石化责无旁贷，应加速推动高性能碳纤维的研发与产业化进程，提升高性能碳纤维的生产能力和产品质量，扛稳高性能碳纤维保供的“旗帜”，确保高性能碳纤维产业链的稳定供应和安全运行，为我国战略性产业的可持续发展提供坚实保障。

通用型碳纤维凭借其相对较低的成本和较为广泛的适用性，在体育用品、风电叶片等领域实现了用量的持续提升。通用型碳纤维用量的提升为高性能碳纤维的研发和生产提供了坚实的产业基础和市场支撑。对高性能碳纤维来说，虽然其生产成本较高，但其产品附加值明显高于通用型碳纤维，属于碳纤维产业的高附加值领域。2024年，全球航空航天军工领域用碳纤维产量占比仅为16.9%，但其产值占比达到49%。通用型碳纤维产业发展可以摊薄高性能碳纤维在公用工程、环保处理、人员培训等方面的成本，实现更高效的资源利用，可进一步降低高性能碳纤维的生产成本、提升高性能碳纤维的市场竞争力，二者相互促进。