中國終於製造出衛星用特種纖維，達到日本1971年水平

根據官媒的報喜文章，航天科工集團公司二院二部主持的國產M40J碳纖維研製項目獲得成功，並「達到國際領先水平」。

這則新聞從技術角度來解讀可以分析出兩個要點

一：國內先進衛星平台的碳纖維來源解決，擺脫對於非正常渠道的依賴

圖片：碳纖維分為多種類型，設計製造上會有明顯的性能取向區分

國內目前的自主碳纖維，命名上常常沿襲日本東麗公司的產品牌號；比如最廣為認知的T300~800系列高強度碳纖維，以及相對知名度較低的M40J~60J系列高模量碳纖維——或者說石墨纖維（因其含碳量更高）。

Mx0J系的高模量碳纖維，最大的優勢是製造尺寸極為輕薄、但特別不容易變形的部件——尤其是遭受極大溫差變化的情況下，依靠0膨脹係數保持尺寸穩定，既不收縮也不膨脹。

圖：製造先進飛機用的是高強度碳纖維而不是高模量碳纖維

由於性能取向和價格等問題，這種碳纖維通常不用于飛機製造，極少用於導彈，主要用於製造衛星結構、特別是天線的骨架。

高模量碳纖維，國際上一直對中國禁售，封鎖很嚴厲。去年美國法院就起訴一名中國公民，聲稱他向中國走私M60J碳纖維。

圖：高模量纖維用於製造衛星，比如主結構、太陽能電池板支架、天線支架

此次國內實現M40J纖維的國產，意味著國內先進衛星平台的製造材料來源已經實現獨立自主，不再需要通過非正常渠道獲得。

二：航天科工集團沒有T800級碳纖維的原絲，只有T300-700級。

目前的主流高性能碳纖維製備方法，是由近藤昭男在大阪工業技術實驗所發明的，用細旦化的聚丙烯腈纖維作為原絲，經過高溫碳化而成。

而T系列的高強度纖維，和M系列的高模量纖維，是用同樣的原絲經過不同取向的加工工藝做出來的差異定位產品。

圖：碳纖維的關鍵，原絲

實際上M40J和T300就是東麗用同樣的原絲，在同一年（1971年）批量生產成功，都屬於第一代高性能碳纖維。1992年，東麗公司的高模量纖維已經推出M70J；而更早的M60J，強度性能比M40J提升了43%，拉伸模量性能比M40J提升了50%。

在成分上的重要差異，是T300-T800這樣的高強度碳纖維的含碳量一般在93~96%，含氮量在4~7%。而M40J這樣的高模量碳纖維/石墨纖維，含碳量達到99.7%以上。

而它們的關鍵性能差異在於，T300更不容易被拉斷，其抗拉強度比M40J高出33%；但是M40J更不容易被拉變形，同樣都是拉到斷裂為止，T300會伸長1.2%，M40J只會伸長0.5%。

圖：碳纖維炭化爐

在碳纖維的製造中——特別是國內的碳纖維發展，原絲是最要命的問題。在80年代，中國在拿到東麗的原絲以後，就能自行製造出性能相當的T300碳纖維成品；後來各主要高校和院所的實驗室中，直到T800的試驗也是如此，有原絲，就能拿出同級別的碳纖維成品。

然而從80年代的試驗開始，直到30年後，中國才磕磕絆絆的完成了T300的國產化——期間一直沒有解決原絲的性能和質量控制問題。

在碳纖維的原絲上，T300-T700、以及M40J使用的都是同一個級別的原絲。但T800、以及M55J以上，就必須使用細旦化程度更高的原絲。航天科工集團此次拿出M40J級別的產品，證明其原絲性能僅能支持T300-700級纖維。

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