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(wú)論是聚合紡絲,還是氧化碳化,主要由于高通量,就帶來(lái)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(lái),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(wàn)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(lái)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(lái)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(lái),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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)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?lái)的現(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(lái)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(lái)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(lái)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(wú)人機(jī)而言,無(wú)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(shuō),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(wú)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。“從有到優(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(lái),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”?;谶@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(shuō)法,該領(lǐng)域已無(wú)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(lái),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(lái)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?!罢肇埉嫽ⅰ笨赡茉诤?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(lái)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(lái)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(wú)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(lái),就不斷有壞消息傳來(lái):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(wú)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(lái)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(wú)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(lái)就有“國(guó)家及產(chǎn)業(yè)安全”的考量。無(wú)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(wú)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。
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