2019全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告（五）
2020-05-06
8. 觀察與思考
1. 對(duì)中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本看法
1.1.“小絲束”與“大絲束”并非技術(shù)上的高低，而是商業(yè)驅(qū)動(dòng)的不同品種
制備小絲束與大絲束的技術(shù)有較大的不同：從我國(guó)企業(yè)從事小絲束的研發(fā)過程看，3K是最容易的，到6K和12K難度就增加。而48K或以上的大絲束甚至巨絲束，無論是聚合紡絲，還是氧化碳化，主要由于高通量，就帶來很多復(fù)雜的技術(shù)與工程問題。企業(yè)選擇大絲束品種重要的目標(biāo)是追求低成本和大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，這僅僅是一種商業(yè)的考慮，與技術(shù)高低沒有任何關(guān)系。這個(gè)道理，就如同汽車行業(yè)的“法拉利”與“大眾”，各具商業(yè)優(yōu)勢(shì)的品種而已，不存在高低之分。
數(shù)十年來，我國(guó)碳纖維跟隨日本企業(yè)（尤其東麗）的技術(shù)路線，在小絲束制備上，取得了較大的成效。然而對(duì)于大絲束的制備，總體系統(tǒng)技術(shù)層面，我國(guó)還基本還是“門外漢”，尚有大量的裝備及工程方面缺乏經(jīng)驗(yàn)。而市場(chǎng)的需求是洶涌的，我們應(yīng)奮力發(fā)展大絲束制備系統(tǒng)技術(shù)。
對(duì)于航空航天的市場(chǎng)，性能是首要因素；對(duì)于大多數(shù)碳纖維傳統(tǒng)民用市場(chǎng)（包括民用航空航天），性價(jià)比成為首要因素；對(duì)于大規(guī)模需求的前景市場(chǎng)，比如風(fēng)電、汽車、軌道交通，價(jià)格是首要因素。這三類應(yīng)用代表三種商業(yè)驅(qū)動(dòng)模式，一定會(huì)催生出各具商業(yè)價(jià)值的碳纖維品種。只有我們的碳纖維產(chǎn)業(yè)能分別滿足上述三類市場(chǎng)的需求，形成各自規(guī)則的商業(yè)生態(tài)，我們的產(chǎn)業(yè)才能走出“千軍萬馬過獨(dú)木橋”，“小、散、亂”，貌似產(chǎn)能過剩的被動(dòng)局面。中國(guó)的碳纖維企業(yè)的發(fā)展，一定要克服“抄作業(yè)”的毛病，看到某家的某個(gè)產(chǎn)品效益好，就一窩蜂上去干成“白菜價(jià)”，這種貌似自由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的行為，本質(zhì)是一個(gè)“郊區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)”的認(rèn)知水平，形成自己獨(dú)特的模式與效益，行業(yè)共榮，才是正道！
1.2.低成本技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，大絲束只是選項(xiàng)
碳纖維的低成本技術(shù)系統(tǒng)，主要包括：A. 新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā)，B. 碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù)，C. 改良的制備技術(shù)，D. 工程及工業(yè)技術(shù)，E.復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù)。
新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā)：日本NEDO在聚丙烯腈聚合時(shí)完成了熱穩(wěn)定化，原絲生產(chǎn)線出來的纖維是預(yù)氧絲，原料的替代方面，主要思路有瀝青、聚烯烴及木質(zhì)素等，目前并未有重大突破。
碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù)：從丙烯腈到碳纖維的高效制備是當(dāng)前的核心技術(shù)，目前的制備技術(shù)的能耗與排放巨大，基本是“殺敵一千，自損八百”的水平。這就隱含著巨大的技術(shù)進(jìn)步空間。
改良的制備技術(shù)：主要是指提“束”（大絲束）與提“速”（高速）。這些手段的用意是：提高生產(chǎn)線的通量（產(chǎn)能）來攤薄成本。這其中隱藏著一個(gè)重大的設(shè)定：投入及增產(chǎn)的邊際效益問題，等投入大于或等于增產(chǎn)效益時(shí)，這類改良技術(shù)就會(huì)停止，比如4米以上的寬幅碳化線的增產(chǎn)邊際效益如何？還有待驗(yàn)證。
工程及工藝技術(shù)：比如適應(yīng)于接絲與連續(xù)生產(chǎn)的原絲包裝，保證更長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間的排廢技術(shù)，裝備廠房公用工程的折舊成本，整線的節(jié)能耗降成本，工程建設(shè)周期成本，工藝、操作及管理成本，產(chǎn)業(yè)鏈集成成本等。這些工程技術(shù)對(duì)低成本的貢獻(xiàn)巨大。
復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù)：1996年美國(guó)先進(jìn)民用飛機(jī)新材料專業(yè)委員會(huì)編制的《下一代民用運(yùn)輸機(jī)用的新材料》中提到“材料成本實(shí)際上僅占復(fù)合材料構(gòu)件總成本的8%~10%，開發(fā)下一代民用運(yùn)輸機(jī)工藝的一個(gè)基本準(zhǔn)則是低成本制造的可能性委員會(huì)相信，在可預(yù)見的將來，發(fā)展趨勢(shì)是不斷開發(fā)低成本的制造工藝”。復(fù)合材料制造工藝的低成本化，應(yīng)用技術(shù)的低成本化，是碳纖維復(fù)合材擴(kuò)大應(yīng)用不可或缺的重大環(huán)節(jié)。
從上面的低成本技術(shù)系統(tǒng)中，可以發(fā)現(xiàn)：A與B 無疑是底層技術(shù)，這是從根本上解決了低成本的問題，這兒蘊(yùn)藏著低成本技術(shù)的寶藏；而C中的“提束提速”是基于現(xiàn)有的底層技術(shù)上的改良選項(xiàng)；D裝備、工程及工藝技術(shù)是產(chǎn)業(yè)的保障，E. 復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù)讓上述A-D的努力變成效益的出口。
1.3.低成本技術(shù)是大小絲束共同需要的基礎(chǔ)技術(shù)
“低成本技術(shù)是高技術(shù)”，低成本技術(shù)不是“粗制濫造”，人類的任何科技產(chǎn)品，尤其是新材料，在其發(fā)展過程之中，通常會(huì)經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的“低成本技術(shù)革命”的洗禮之后，方能廣泛地造福人類。低成本技術(shù)體系與生產(chǎn)要素價(jià)格的高低沒有關(guān)系，是一個(gè)純粹的技術(shù)行為；它是針對(duì)纖維制備過程中所有的成本要素的降低，這個(gè)降低過程并不是以犧牲性能與品質(zhì)為代價(jià)的，而是通過技術(shù)手段的增效降本；低成本技術(shù)本質(zhì)上是人類對(duì)碳纖維制備的科學(xué)機(jī)理的更深刻的認(rèn)識(shí)，用更高效節(jié)能的方式實(shí)現(xiàn)同樣或更高的目標(biāo)，本身就是科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。日本東麗在日本的工廠，其所有生產(chǎn)要素的成本均高于中國(guó)，尤其是人工，但東麗的制備成本相對(duì)國(guó)內(nèi)是有優(yōu)勢(shì)的，其核心就在于東麗領(lǐng)先全球的“低成本技術(shù)”。
1.4.低成本與高性能并非矛盾對(duì)立，協(xié)調(diào)統(tǒng)一是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重大方向
當(dāng)前，軍品的超高價(jià)格只是短期的、不可持續(xù)的行為。國(guó)際上也有軍品，比如波音公司，不光是民用飛機(jī)巨頭，也承擔(dān)了美國(guó)大量軍機(jī)的生產(chǎn)，對(duì)于同一款碳纖維，不可能在同一家公司賣出天壤之別的價(jià)格。超高價(jià)格的碳纖維解決了“從無到有”的階段性問題，如果我們的先進(jìn)武器遠(yuǎn)比美國(guó)的貴，這也對(duì)持續(xù)發(fā)展形成重大障礙，對(duì)于航空航天（無論軍民），美國(guó)政府也多次提出“低成本”要求與戰(zhàn)略。
目前，國(guó)際的干噴濕法的速度最高已經(jīng)到600-700米/分，國(guó)內(nèi)也達(dá)到了500米/分，速度的提升會(huì)帶來成本的降低，并不影響纖維的高性能；同理，對(duì)于濕紡工藝，東麗公司對(duì)ZOLTEK的原絲生產(chǎn)線提速一倍，國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)250-300米/分的速度，對(duì)碳纖維的性能無不良影響，反而促進(jìn)了性能的提升，速度本身不是性能與質(zhì)量的負(fù)面因素，因?yàn)樘崴俣鴰淼默F(xiàn)有裝置與技術(shù)的不匹配，才是真實(shí)的負(fù)面因素。
1.5.催生低成本碳纖維的應(yīng)用市場(chǎng)已經(jīng)具備，這是中國(guó)趕超的良機(jī)
中國(guó)的碳纖維市場(chǎng)有三大類：
一是航空航天市場(chǎng)（規(guī)模估計(jì)在每年1400噸），目前國(guó)內(nèi)外大約有6-7家碳纖維廠服務(wù)于此，規(guī)模小，成本高。
二是體育器材等傳統(tǒng)小絲束市場(chǎng)，2019年需求總量是22,640噸，進(jìn)口12,140噸，國(guó)產(chǎn)10,500噸，其中，精功碳纖維與中復(fù)神鷹與占了80%，兩家企業(yè)處于微利水平，這個(gè)分市場(chǎng)是全球絕大部分企業(yè)的生存空間，競(jìng)爭(zhēng)最為激烈，其他在此的中國(guó)碳纖維企業(yè)均是虧損。
三是以風(fēng)電、軌道交通等蓬勃興起的工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)，2019年的總需求13,800噸，進(jìn)口12,800，國(guó)產(chǎn)1,000噸。這個(gè)領(lǐng)域的國(guó)際對(duì)手是ZOLTEK、SGL，后來臺(tái)塑及DOWAKSA加入。
如果用現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)技術(shù)去競(jìng)爭(zhēng)第二個(gè)市場(chǎng)，結(jié)果必然是慘烈的。第三個(gè)市場(chǎng)，國(guó)際上所有人，對(duì)這個(gè)工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)均看好。其中，不僅有“饑渴需求”，更具有“暴漲”的潛能，是一個(gè)可以快速培養(yǎng)國(guó)際碳纖維巨頭的好市場(chǎng)。到目前為止，中國(guó)只有精功碳纖維有涉足，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)還未形成。
1.6.低成本技術(shù)碳纖維企業(yè)可能會(huì)對(duì)小絲束傳統(tǒng)市場(chǎng)重新洗牌
民用小絲束的國(guó)際市場(chǎng)售價(jià)基本在15-24美元/公斤，近幾年，大絲束的市場(chǎng)售價(jià)在13-14美元/公斤。隨著低成本創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，大絲束售價(jià)有望達(dá)到10-12美元/公斤，如果用10美元的能力去打擊15-24美元的市場(chǎng)，一定是慘不忍睹的局面。
東麗也是這么思考與做的，他們?cè)谑召?gòu)了ZOLTEK 低成本大絲束技術(shù)之后，推出了Z600，就是用來清理上述第二市場(chǎng)的追兵，阻擊不斷蠶食他T700市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。精功碳纖維也是采用了類似大絲束的思路來打小絲束市場(chǎng)，2019年成果斐然。
1.7.國(guó)際上大絲束的高性能化有望被航空航天廣泛采用
我們將拉伸性能接近T700的定義為高性能，目前，全球的高性能大絲束纖維牌號(hào)如下表：
腈綸稍作改造，可以作為大絲束原絲，如同ZOLTEK的做法，這類碳纖維實(shí)踐證明是可以被工業(yè)應(yīng)用認(rèn)可的，可稱之為“腈綸基因”思路。世界還有一種存在，就是“原絲基因”的大絲束思路，采用原絲的精細(xì)化原則去建設(shè)，三菱與SGL就是這個(gè)做法，這個(gè)思路之下，高性能化是必然發(fā)展結(jié)果。
近幾年，中國(guó)的薄型預(yù)浸料技術(shù)發(fā)展迅猛，30-50GSM預(yù)浸料，有些地方做成“白菜價(jià)”了。48K以上大絲束做成絕大部分應(yīng)用需要的克重預(yù)浸料并非難事。德國(guó)SGL的大絲束預(yù)浸料已經(jīng)開始在空客350上使用?？梢灶A(yù)測(cè)：高性能大絲束會(huì)嚴(yán)重“侵入”航空航天市場(chǎng)，這對(duì)于要求成本的商用飛機(jī)、通用飛機(jī)及無人機(jī)而言，無疑是個(gè)喜訊。
2. 中國(guó)碳纖維戰(zhàn)略發(fā)展思考
2.1. 碳纖維在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略地位需高度重視
碳纖維復(fù)合材料是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，主要包括原材料（碳纖維與各類樹脂），中間制品或復(fù)合材料，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，其中的戰(zhàn)略重心是碳纖維，它是從源頭決定了后續(xù)的一切?；蛘哒f，任何沒有碳纖維支撐的復(fù)合材料與應(yīng)用均不可能成大氣候。這個(gè)結(jié)論有兩層含義：首先碳纖維企業(yè)會(huì)吞噬下游、兼顧大量的中間制品與復(fù)合材料，縮短產(chǎn)業(yè)鏈，直接到應(yīng)用，大量投資中間制品或復(fù)合材料的企業(yè)需要考慮這個(gè)趨勢(shì)；第二層含義：因?yàn)樘祭w維制備的技術(shù)的復(fù)雜性與投資規(guī)模龐大，今天，他可能有求于市場(chǎng)與應(yīng)用，但明天，他一定是王者，他是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈及應(yīng)用的游戲規(guī)則制定者，用戶并非永遠(yuǎn)是上帝。其中的道理類似于芯片對(duì)于電子行業(yè)的戰(zhàn)略意義。
2.2. 中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的主要問題
中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)解決了“從無到有”，但普遍存在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)條件下的性能品質(zhì)的穩(wěn)定性差，成本高于國(guó)際水平?！皬挠械絻?yōu)”具體的指標(biāo)是什么？我們認(rèn)為是形成國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可以步入世界強(qiáng)手之列，其中的具體路徑是“穩(wěn)質(zhì)降本”。
2.3. 中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略-三步走
綜合考慮全球的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的格局，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的主要課題是“降本增效”，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，十多年來，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)在提升性能方面，取得了巨大進(jìn)步，今后幾年的重點(diǎn)發(fā)展是“降本”。基于這個(gè)認(rèn)知，關(guān)于中國(guó)碳纖維的總體發(fā)展戰(zhàn)略，我們建議采用“三步走”思路與步驟：第一步：“低成本大絲束”，第二步：“低成本高性能小絲束”，第三步“低成本高性能大絲束”。
低成本大絲束-擴(kuò)市場(chǎng)：構(gòu)建一個(gè)有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的制備技術(shù)平臺(tái)，切入高增長(zhǎng)工業(yè)應(yīng)用碳纖維市場(chǎng)。纖維性能在T300上下，根據(jù)不同的應(yīng)用量身定制。這個(gè)產(chǎn)品線可以進(jìn)一步發(fā)展“巨絲束”（100K以上），進(jìn)一步降低成本，擴(kuò)大工業(yè)應(yīng)用需求。
低成本高性能小絲束-強(qiáng)能力：借鑒大絲束建立的低成本工程與工業(yè)體系，小絲束可以對(duì)自身的技術(shù)做一個(gè)有效的提升，獲得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，清理市場(chǎng)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，提升市場(chǎng)集中度。
低成本高性能大絲束-新特色：借鑒小絲束的高性能傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，大絲束企業(yè)可先發(fā)展高強(qiáng)品種，強(qiáng)度超過4.9GPa，進(jìn)入傳統(tǒng)碳纖維經(jīng)典市場(chǎng)，抓住氫氣瓶市場(chǎng)的巨大潛在需求；推進(jìn)高強(qiáng)中模品種，對(duì)標(biāo)T800 或T1100G（增加拉壓比平衡與高韌），以性價(jià)比優(yōu)勢(shì)進(jìn)入航空航天軍工應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高水平的軍民融合。
3.碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議
3.1.國(guó)家碳纖維科技發(fā)展戰(zhàn)略急需前瞻布局下一代碳纖維技術(shù)
國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)曾經(jīng)有一種說法，該領(lǐng)域已無科學(xué)問題，只有工程問題。然而同期，日本政府正在組織研發(fā)“新一代碳纖維技術(shù)”，旨在成為10年后產(chǎn)業(yè)的新的技術(shù)體系，這個(gè)新一代技術(shù)的核心就是“低成本系統(tǒng)技術(shù)”。多年來，我們的科技發(fā)展思路是沿著東麗的T300、T700、T800、T1000、M40、 M55、M60J的產(chǎn)品系列去規(guī)劃的，然而這些產(chǎn)品，東麗在1990年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。如果我們的國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略依然去尾隨一個(gè)企業(yè)的40年前的產(chǎn)品發(fā)展路徑，這顯然是不合時(shí)宜的。我們的科技戰(zhàn)略急需從表面現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到底層技術(shù)層面。
碳纖維始終有兩大類永恒的科學(xué)問題，第一是新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā)，第二類是碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù)。人類60年時(shí)間發(fā)展的碳纖維制備技術(shù)，是一個(gè)不折不扣的“高耗能、高排放”產(chǎn)業(yè)，碳纖維的制備成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他成熟材料，這難道就是碳纖維的必然嗎？當(dāng)然不是，僅僅從目前知曉的化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算，也不應(yīng)該是如此“高耗能”的；從PAN基的替代品，就可以清楚，得率有辦法提升的，從而實(shí)現(xiàn)“低排放”。人類距離掌握碳纖維的本質(zhì)，還有相當(dāng)?shù)木嚯x。碳纖維可以從“節(jié)能減排”的總體目標(biāo)去研究，列出一系列重大基礎(chǔ)研究課題。我們需要集中力量解決“卡脖子”問題，更需要?dú)忾e神定地堅(jiān)守在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。畢竟這么多年，除了“兩彈一星”，我們?cè)谌祟惞I(yè)文明史上的痕跡是乏善可陳。我們應(yīng)該回歸到事物的本質(zhì)規(guī)律，制定長(zhǎng)期有效的科技政策，這才能讓我們?yōu)槭澜缣祭w維工業(yè)文明奉獻(xiàn)中國(guó)要素。
近20年中國(guó)狂飆猛進(jìn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及對(duì)科學(xué)問題的盲目的輕視，已經(jīng)裹挾了大量的科技人員，完全投身于并不見長(zhǎng)的工程與產(chǎn)業(yè)建設(shè)，碳纖維基礎(chǔ)科學(xué)研究能力正在退步與退化。如此之下，產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新與持續(xù)發(fā)展難以為繼。所以，我們需要重新凝練基礎(chǔ)科學(xué)問題，重新出發(fā)。
2019年，一些地方與企業(yè)在籌辦“碳纖維復(fù)合材料國(guó)家創(chuàng)新中心”，對(duì)于這個(gè)國(guó)家級(jí)別、全行業(yè)的創(chuàng)新中心，國(guó)家的初衷是希望解決行業(yè)的共性科學(xué)技術(shù)及前沿課題，并為全行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)技術(shù)支撐。所以，組織形式上，應(yīng)覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)絕大多數(shù)優(yōu)質(zhì)科技單位，鼓勵(lì)有實(shí)力、有國(guó)家責(zé)任的大型企業(yè)牽頭并多做貢獻(xiàn)；在投資結(jié)構(gòu)上，建議用科技經(jīng)費(fèi)投入，非盈利模式；決策機(jī)制上，以科技問題為主導(dǎo)的理事會(huì)（聚集全國(guó)行業(yè)科技精英）決策機(jī)制。
3.2. 國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要重視碳纖維裝備的正向設(shè)計(jì)工作的推進(jìn)
碳纖維產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期處于核心裝備引進(jìn)的模式中，經(jīng)過十多年的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，碳纖維企業(yè)發(fā)現(xiàn)：國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在工藝適配性方面有較多的不足，更為重要的是，這些設(shè)備較難滿足企業(yè)自身的工藝創(chuàng)新需求。從世界領(lǐng)先的碳纖維企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)看，他們更多地是采用自主設(shè)計(jì)裝備、委托加工，或者購(gòu)買市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自行改造的模式。依靠引進(jìn)是不可能構(gòu)建自身的核心技術(shù)的。
兩三年前，國(guó)際環(huán)境有所變化，國(guó)際上對(duì)核心技術(shù)裝備出口中國(guó)有收緊的趨勢(shì)，碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的核心裝備也不例外，國(guó)家工信部推出了“重大短板裝備專項(xiàng)工程”，提出：“要把握大勢(shì)，深刻認(rèn)識(shí)促進(jìn)重大短板裝備創(chuàng)新突破的重要意義，把重大短板裝備發(fā)展擺在重中之重的位置來抓，要凝心聚力，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，完善協(xié)同機(jī)制，切實(shí)推動(dòng)新時(shí)代重大短板裝備取得突破性進(jìn)展”。碳纖維行業(yè)由衷認(rèn)同這樣的遠(yuǎn)見卓識(shí)！
解決碳纖維的核心裝備，我們不贊成“裝備國(guó)產(chǎn)化”的提法與思路，這其中隱含了“炒作業(yè)”的意味。“照貓畫虎”可能在簡(jiǎn)單制造業(yè)有用，對(duì)于復(fù)雜技術(shù)產(chǎn)業(yè)如碳纖維行業(yè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠解決問題，更難于匹配用戶的工藝創(chuàng)新。所以，我們應(yīng)該鼓勵(lì)“正向設(shè)計(jì)”的思維，充分借鑒世界同行裝備的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，根據(jù)原理、工藝、操作維護(hù)、工程等問題，正向設(shè)計(jì)更有價(jià)值的裝備。只要堅(jiān)持走在“正向設(shè)計(jì)”的路上，創(chuàng)新成果產(chǎn)生是自然而然。
3.3.中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造自身的應(yīng)用生態(tài)環(huán)境
所有碳纖維人，都非常羨慕波音、空客對(duì)高性能纖維龐大的用量，都羨慕維斯塔斯對(duì)碳纖維巨大的用量，我們都希望我們能有自己的生態(tài)環(huán)境。上海市科委一位領(lǐng)導(dǎo)曾表達(dá)過一個(gè)觀點(diǎn)：一家企業(yè)的事就自己解決，兩家企業(yè)的事就合同解決，三家以上的事或行業(yè)共性的問題，就需要社會(huì)或政府來協(xié)調(diào)解決。而碳纖維應(yīng)用生態(tài)的建設(shè)，涉及多家企業(yè)的共同長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益，因?yàn)槿狈ρ矍袄娴尿?qū)動(dòng)，市場(chǎng)機(jī)制就很難發(fā)揮作用，這就是政府可以高瞻遠(yuǎn)矚及大有可為的領(lǐng)域。
我國(guó)碳纖維生態(tài)環(huán)境的建設(shè)非常有潛力
新材料的采用是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的重要途徑。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在不少領(lǐng)域，由于市場(chǎng)的不足，缺乏創(chuàng)新動(dòng)力。比如：大型橋梁、建筑與島礁建筑結(jié)構(gòu)；高鐵為代表的軌道交通；大直徑海上風(fēng)電；陸上與海上油田開采設(shè)備；以燃料電池為首的新能源汽車等等領(lǐng)域。中國(guó)依然蓬勃發(fā)展的特色產(chǎn)業(yè)需要新材料去實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代。
全壽命周期輕量化價(jià)值的研究是應(yīng)用的決策基礎(chǔ)
對(duì)于任何大規(guī)模碳纖維的應(yīng)用前景，如果沒有較好的輕量化價(jià)值的支撐，均會(huì)落空。很多應(yīng)用的輕量化價(jià)值是變化的曲線，比如汽車的節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)估。碳纖維產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期，本身也有巨大的發(fā)展空間，尤其是針對(duì)工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的制備技術(shù)方面。輕量化價(jià)值的上升與碳纖維的成本的降低曲線有交點(diǎn)，這個(gè)應(yīng)用才有采用碳纖維的可能。我們整個(gè)社會(huì)要抑制“跟風(fēng)口追熱點(diǎn)”的浮躁沖動(dòng)，平心靜氣地思考與分析機(jī)遇或是陷阱。前幾年，由于寶馬公司的碳纖維汽車，引發(fā)了國(guó)內(nèi)的科研熱潮，其中冷靜的聲音完全被狂熱給淹沒了?，F(xiàn)在相關(guān)的項(xiàng)目，基本是蕭條的狀況。我們需要認(rèn)真反思，避免重復(fù)錯(cuò)誤的發(fā)生。
碳纖維與應(yīng)用在互動(dòng)中實(shí)現(xiàn)成長(zhǎng)與發(fā)展
不同于傳統(tǒng)的成熟材料的合作模式，碳纖維材料，應(yīng)用單位的輕量化工作，均有一個(gè)成長(zhǎng)與發(fā)展的過程，雙方均應(yīng)以動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的眼光來看待這個(gè)合作，要在合作過程中促進(jìn)各自的成長(zhǎng)與發(fā)展。這是國(guó)際上創(chuàng)新的基本規(guī)律。等待碳纖維成熟后再去應(yīng)用是錯(cuò)誤的思維，在應(yīng)用中去促進(jìn)碳纖維的成熟才是正道?！案L(fēng)口追熱點(diǎn)”的另一面，就是“等待摘果子”。這是我們?cè)?jīng)的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”與成功經(jīng)驗(yàn)，但西方的發(fā)明與創(chuàng)造跟不上我們“摘果子”的速度了，好不容易有幾個(gè)“果子”，還高懸樹尖，摘不了。我們只能自己“種果子”了，您能期盼一粒種子明天就碩果累累嗎？你能看到一顆小樹苗沒有效益，就立即砍掉嗎？在對(duì)一些機(jī)遇的冷靜思考與分析之后，我們就要堅(jiān)定地走下去，應(yīng)用單位與碳纖維及復(fù)合材料企業(yè)，共同將這顆小樹苗培養(yǎng)成參天大樹。
4.新冠肺炎疫情對(duì)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響
新冠肺炎疫情正在沉重打擊全球經(jīng)濟(jì)，2020年全球經(jīng)濟(jì)大衰退已經(jīng)是定局，衰退的程度很可能是史無前例。幾乎所有的產(chǎn)業(yè)都會(huì)不同程度被殃及，包括碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)。
從碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用端，從新冠肺炎疫情以來，就不斷有壞消息傳來：波音關(guān)閉西雅圖工廠，空客主力機(jī)型A320產(chǎn)能降低三分之二；眾多汽車總裝廠停擺；風(fēng)電巨頭紛紛關(guān)閉一些工廠；體育器材的海外訂單取消…..這些應(yīng)用端的急劇縮小，已經(jīng)讓碳纖維復(fù)合材料感受到寒意，今后幾個(gè)月，我們肯定會(huì)感受到嚴(yán)寒。
疫情無論持續(xù)多久，終究會(huì)消停，消停之后，我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)：之前，我們?cè)?jīng)熟悉與習(xí)慣的全球化可能已經(jīng)悄然變質(zhì)。在全球化中，我們已經(jīng)習(xí)慣了：只要我們有比較優(yōu)勢(shì)（國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力），我們的產(chǎn)品就可以暢銷世界的鐵律。然而在2001年中國(guó)加入世貿(mào)之前，我們急需爭(zhēng)取的是“配額”及“最惠國(guó)待遇”，這些對(duì)效益的作用，遠(yuǎn)超“比較優(yōu)勢(shì)”?！氨容^優(yōu)勢(shì)”并非國(guó)際經(jīng)濟(jì)中唯一發(fā)揮作用的鐵律，如果國(guó)際關(guān)系復(fù)雜之后，“安全問題”可能會(huì)成為國(guó)際經(jīng)濟(jì)格局的首要因素，國(guó)家及產(chǎn)業(yè)安全的意義顯然大于效益。
從2019年我國(guó)碳纖維應(yīng)用重量的37,840噸，完全在國(guó)內(nèi)形成復(fù)合材料，并在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的大約有20,000噸。其他的均是為國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈配套，或成品銷往海外市場(chǎng)，其中國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈配套的典型就是風(fēng)電碳梁，基本兩頭在外。我們碳纖維及復(fù)合材料的出口能力還非常弱小，2019出口大約2,000多噸中，多為來料或進(jìn)料加工。37,840噸的供應(yīng)，進(jìn)口有22,840噸，國(guó)產(chǎn)有12,000噸。所以，總體上可以判斷：碳纖維產(chǎn)業(yè)是一半依靠海外，一半靠自己。
碳纖維產(chǎn)業(yè)的安全問題，首先從供應(yīng)方面，無論是從原料、技術(shù)及裝備，我們認(rèn)為，國(guó)內(nèi)已有保障產(chǎn)業(yè)安全的基礎(chǔ)與條件，還需統(tǒng)籌布局，持續(xù)支撐，建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，形成創(chuàng)新聯(lián)合體；從市場(chǎng)方面，主要的擔(dān)憂是體育器材及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的外移，這會(huì)將市場(chǎng)需求降低50% 。體育器材國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有巨大潛力，有待于“先進(jìn)復(fù)合材料體育器材強(qiáng)國(guó)計(jì)劃”的落實(shí)，協(xié)助大批的體育器材企業(yè)形成“內(nèi)外兼顧”的營(yíng)業(yè)模式；我國(guó)的風(fēng)電從生產(chǎn)到市場(chǎng)，占據(jù)全球半壁江山，完全可以形成自己的強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。所以，總體上，碳纖維產(chǎn)業(yè)的安全保障有一定的基礎(chǔ)，只要產(chǎn)業(yè)政策適當(dāng)，我們有巨大的發(fā)展空間。
2020年到今后3-5年，是中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展時(shí)期。世界大國(guó)對(duì)該產(chǎn)業(yè)從來就有“國(guó)家及產(chǎn)業(yè)安全”的考量。無論疫情與否，從產(chǎn)業(yè)效益角度，我們都應(yīng)認(rèn)真打造自主控制的產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)。另外，我們產(chǎn)業(yè)的“國(guó)際比較優(yōu)勢(shì)”依然嚴(yán)重欠缺，今后3-5年，需要我們苦練內(nèi)功，把這個(gè)能力建設(shè)上去。無論世界風(fēng)云變幻，我們依然對(duì)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)充滿信心。
來源：ATA-ACIH