中國T800纖維性能趕超日本，東風31A大幅增強核威懾能力

說起碳纖維材料，可能你會覺得陌生。其實，這種質量輕、強度高的材料早已深入尋常百姓家。比如我們常用的羽毛球拍、釣魚竿、自行車等體育休閑用品很多都採用了碳纖維材料。不過，這些碳纖維材料大多屬於中低端產品。相比之下，用在戰機、導彈、火箭等先進裝備上的T800碳纖維就屬於高端產品了，而這種碳纖維西方國家在過去一直對中國嚴格禁運。

正如毛澤東同志曾言：封鎖吧，封鎖個十年八年，到那時中國的一切問題都已經解決了。如今，經過科研人員的不懈努力，國產T800碳纖維已經實現千噸級量產，而且可以替換日本T800同類產品，可以滿足國防和航天工業的需要，中國軍工在高端碳纖維材料上被西方卡脖子的歷史一去不返了。

日本T800H碳纖維和國產T800碳纖維的AFM照片

國防軍工和民用航空的戰略基礎材料

碳纖維指的是含碳量高於90%的無機高分子纖維材料。具有質量較輕、強度較高、耐腐蝕等優點，無論在體育娛樂用品、工業領域，還是在國防軍工方面都有廣泛的運用。

T300、T600、T700、T800、T1000都是碳纖維的型號，其中的T指的是拉伸強度。拉伸強度指材料產生最大均勻塑性變形的應力，換言之，就是用力拉一種材料發生斷裂前能承受的最大力量。日本T800碳纖維的拉伸強度達到5.49Gpa，是高張力鋼板的四倍有餘。加上碳纖維具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、密度小（鋼的1/4，鋁合金的1/2）、熱膨脹係數小等優點，T800碳纖維對於國防軍工和民用航空工業都有著非常重大的意義。

T800碳纖維在航空航天等領域有廣闊應用前景

民用航空：降低客機重量，提高經濟性能

就民用航空工業來說，日本某公司的T800系列碳纖維，是唯一被美國聯邦航空管理局批准用于波音777關鍵飛行部件的碳纖維，其在航空工業重要性不言而喻。

採用碳纖維替換傳統金屬材料，可以有效降低客機的重量，使民航客機更省油、更經濟。正是因此，碳纖維也被大量用于飛機的機翼、艙門、整流罩、起落架後撐桿和發動機葉片。在空客的A380上，碳纖維等複合材料用量達到飛機結構用量的25%。而波音787和空客A350的碳纖維複合材料使用量佔比達到50%以上。

形成鮮明對比的是，中國某飛機製造廠研發的民用客機的複合材料中央翼盒等關鍵部件遇到困難，就曾因為高強度碳纖維的不足，而不得不考慮是否用鋁合金進行替代。誠然，採用鋁合金替換的原因還包括耐高溫和電傳導等因素，但用鋁合金替換複合材料的做法增加了客機的重量，降低了國產客機的經濟性。

T800碳纖維可用於火箭、衛星、飛機以及艦船製造

軍事領域：隱身轟炸機的「秘密」材料

在軍事領域，碳纖維的使用更是由來已久，在上世紀70年代，美國就在戰略導彈和作戰飛機中開始使用碳纖維增強樹脂材料來提高武器性能。

雷達之所以能夠發現戰機的根源就是在於雷達發出的電磁波會被戰機的金屬材料反射回去，而在戰機上用碳纖維複合材料替換金屬材料，就能在一定程度上提升飛機的隱身性能。而且使用碳纖維材料可以降低結構重量，提高飛機的推重比。

美國最先進的F22戰機就採用了22%的碳纖維複合材料，加上F22的隱身塗層和設計，使F22具有較好的隱身性能。B2隱身轟炸機的碳纖維複合材料佔比不少於50%。由於碳纖維材料的使用減少了飛機重量，加上美國在航空發動機上獨樹一幟，使F22具有超音速巡航和高機動性等優點。

F22採用了22%的碳纖維複合材料

核威懾能力：提升洲際導彈性能

碳纖維複合材料還具有提升洲際導彈性能的作用。由於碳纖維密度小，將碳纖維材料用在戰略導彈的彈體、發動機機殼體上，這樣就可以減輕導彈的重量，提升導彈的射程和突擊能力。

舉例來說，美國三叉戟D5就使用了碳纖維複合材料。三叉戟D5可不是一般的導彈，它是美國核威懾的重要組成部分，最大射程11000公里，最多可搭載多枚核彈頭。

美國第五代洲際導彈侏儒，三級殼體全部採用IM-7碳纖維增強環氧樹脂製作（IM-7是美國hexcel公司生產的T800級別碳纖維），射程12000公里，彈長16.15米，彈徑1.17米，彈重16.8噸，核彈頭相當於50萬噸當量TNT。

作為對比，中國東風31彈長13.00米，彈徑2.25米，彈重42噸，核彈頭相當於100萬噸當量TNT，但由於採用金屬材料，射程為8000公里（上海到舊金山大約1萬公里），遜色於侏儒。當中國採用複合材料彈體，碳/碳複合纖維喉襯、柔性全軸擺動噴管，石墨環氧纖維發動機殼體和可拋式延伸噴管改進東風31後，東風31A的技術指標也得到大幅度提升。特別是射程有較大提升，可以覆蓋美國大部分國土，大幅提升了中國的核威懾能力。

東風31A機動發射導彈生存能力高，射程能覆蓋美國絕大部分地區，是重要核反擊力量

技術引進折戟沉沙，自主研發曾遭遇困局

在很長一段時間裡，中國無法生產軍品級的碳纖維，曾經寄希望於引進國外先進技術，而西方國家又根據《瓦森納協定》對中國禁運——在幾年前，一名中國商人因試圖購買5噸T800碳纖維，而被指控向中國走私「武器級」碳纖維。無獨有偶，三名日本商人在也因經韓國釜山向中國出口3500公斤碳纖維被日本警方逮捕。

所以在上世紀80年代，中國只能引進國外淘汰技術，從英國引進的2套設備就因為英國公司技術本身存在瑕疵，設備始終無法正常運轉，最後只能當廢鐵賣了。即便是購買單件設備，也往往遭遇政治壁壘。上海碳素廠力圖從美國引進設備的舉措因美國國防部干涉無疾而終。

在這種形式下，國內軍工單位只能利用特殊渠道獲取少量樣品來做實驗。用手工方式把環氧樹脂與碳纖維製成複合材料，定型之後測試數據，通過常年累月的積累獲得幾十萬個數據，為現在大規模應用的戰鬥機複合材料和洲際導彈複合材料提供了最基礎的工藝數據，J20隱身戰機、東風31A導彈等眾多先進裝備都受益於此。

如今，中國已經實現T800碳纖維千噸級量產，這不僅可以使國防軍工、航天、民用航空工業在高端碳纖維材料上不再受制於人，還能有效提升中國洲際導彈、戰機、衛星、軍艦、火箭等先進裝備的性能，因而意義重大。

國內碳纖維實際產量

根據國內權威單位測試，國產T800碳纖維完全可以替換日本T800碳纖維，特別是在局部參數上還處於優勢，比如國產T800碳纖維拉伸強度平均值5.63GPa，日本T800碳纖維拉伸強度平均值為5.49GPa。國產T800碳纖維與HT-280樹脂的界面剪切強度約為117MPa，日本T800碳纖維與HT-280樹脂的界面剪切強度約為92MPa。

T800H／HT-280複合材料和國產T800／HT-280複合材料90°拉伸試樣破壞SEM照片

誠然，在看到成績的同時，也應對認識到和國外巨頭的差距，比如在產能和市場份額上，國產碳纖維和國外巨頭差距很大，再比如日本將在2018年量產T1000碳纖維，而國內現在只能在實驗室小規模生產出T1000碳纖維。據了解，國內的規劃是2020年建立T1000千噸級生產線，屆時將進一步縮小在技術和產能上和國外企業的差距。