師昌緒先生和中國的碳纖維發(fā)展
——謹以此文紀念師老誕辰100周年

杜善義

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

師昌緒是中國著名材料學家，也是戰(zhàn)略科學家，他不僅在科學上取得令人矚目的成就，同時，也是胸懷祖國、有擔當、有責任的科學家。我僅就碳纖維方面談談師老的卓越貢獻和他的戰(zhàn)略思維。20世紀90年代，師老在全國復合材料學術會上就提出“碳纖維及其復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知高度，才引領了中國碳纖維的研究和應用，可以毫不夸張地講，沒有師老就沒有中國碳纖維的今天。

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

中國也非常重視碳纖維的研發(fā)和應用，先進復合材料是裝備換代的重要基礎和保證。20世紀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)基礎和體制機制等原因，經(jīng)近20年努力，中國的碳纖維應用還是要依賴日本等國進口，受制于人。在20世紀90年代末至21世紀初，由于國外對軍用碳纖維的嚴格禁運，中國的火箭、導彈、衛(wèi)星和飛機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，師昌緒一方面給中央領導寫信反映情況，同時提出自己的攻關建議，得到中央支持；另一方面，“十五”期間在科技部設立專題研究計劃，帶領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，使中國碳纖維經(jīng)過10余年時間發(fā)展起來，在性能、質(zhì)量和規(guī)模上已基本滿足重要領域需求，發(fā)展形勢喜人。

目前，中國的碳纖維及其復合材料已發(fā)展到一個新階段。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、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)展的先進步伐；碳纖維復合材料應用產(chǎn)生了重要變化，過去主要在國防和航空航天領域，現(xiàn)在得到諸如能源交通、海洋工程和船艦、汽車及土木多領域的重視，碳纖維復合材料正在從一種“貴族性”材料到“平民性”材料轉變，它的地位越來越重要、應用越來越廣泛、作用越來越顯著、用量也越來越大。碳纖維復合材料的應用不僅對提高裝備的性能至關重要，它同時與節(jié)能減排、環(huán)境保護以及降低成本有至關重要的不可替代的作用。

在學習和弘揚師昌緒先生科學精神的同時，科學地審視中國碳纖維及其復合材料也是十分重要的。除了看到需求和機遇，也應清醒地看到差距和挑戰(zhàn)。師老曾給中國科學院化學研究所徐堅博士講過一句名言，他認為，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)在仍有指導意義。發(fā)展碳纖維機遇在哪里？一是碳纖維已經(jīng)從主要在國防和航空航天領域應用逐漸轉至軍民兩用戰(zhàn)略性材料，它的應用領域已延伸到現(xiàn)代交通、新能源汽車、海洋工程與船艦、能源領域及土木建筑領域。中國的碳纖維應用量已經(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)與應用大國；二是中國碳纖維的研發(fā)、生產(chǎn)和應用已有一定基礎水平，與先進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年成為碳纖維強國；三是形成一支高水平的人才隊伍和成規(guī)模的研發(fā)平臺，而且相當一部分企業(yè)可自主設計生產(chǎn)碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)裝備，基本掌握了核心技術，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？一是基礎尚較薄弱，碳纖維是技術含量極高的材料分支，它的技術和工藝包括了原液聚合到紡絲到預氧化碳化等復雜工序，既要解決原理性的科學問題，又要解決難度極大的關鍵技術和工程問題。中國還沒深入全面掌握核心技術，在質(zhì)量上還有較大的提升空間，研發(fā)和生產(chǎn)裝備對外仍有相當依賴；二是不同程度存在材料本身研發(fā)與應用脫節(jié)，存在不敢用和不會用的問題，其他領域的應用上喊得多、用得少；三是在質(zhì)量控制和成本方面與碳纖維強國仍有差距等。

為使碳纖維及其復合材料真正成為軍民兩用材料，中國成為碳纖維強國，我們?nèi)孕枧?。應加強對碳纖維進行戰(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)，加強技術基礎研究，尋找新的發(fā)展動力；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)展新技術和新的制造裝備，著實拓展其應用領域，提高其性價比和國際競爭力。

——摘自《科技導報》2018年第19期