產(chǎn)業(yè)計(jì)量工作要緊扣“全產(chǎn)業(yè)鏈、全溯源鏈、全生命周期和具有前瞻性”的服務(wù)宗旨，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)鏈、延鏈、補(bǔ)鏈和基礎(chǔ)技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，推動(dòng)計(jì)量與產(chǎn)業(yè)深度融合。國家碳纖維產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）在為碳纖維及相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供計(jì)量測(cè)試、計(jì)量科技創(chuàng)新服務(wù)的同時(shí)，立足碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展，組織技術(shù)人員調(diào)研分析國內(nèi)碳纖維質(zhì)量基礎(chǔ)現(xiàn)狀，并提出對(duì)策建議。

1 調(diào)研產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)各地成功經(jīng)驗(yàn)

        聚丙烯腈基碳纖維憑借其高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異性能，已成為當(dāng)今航空、航天、兵器等領(lǐng)域武器裝備型號(hào)研制不可或缺的關(guān)鍵材料，也是國民經(jīng)濟(jì)高端裝備、重大基礎(chǔ)工程、交通運(yùn)輸、新能源等領(lǐng)域的重要支撐材料。梳理分析國內(nèi)外碳纖維需求、供給（產(chǎn)能、產(chǎn)量）情況，以國家城市圈、能源區(qū)、產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)等梳理產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域分布情況，著重總結(jié)產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)及經(jīng)驗(yàn)。隨著行業(yè)產(chǎn)能的大幅增長，當(dāng)前碳纖維市場(chǎng)進(jìn)入了同質(zhì)化激烈競(jìng)爭(zhēng)期，供過于求的問題逐漸浮出水面。歸納各地成功的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，主要有以下兩點(diǎn)：

1.1 產(chǎn)業(yè)集中度要高、規(guī)?；?yīng)要強(qiáng)

        碳纖維產(chǎn)業(yè)屬于高技術(shù)集成產(chǎn)業(yè)，涉及學(xué)科多，工藝流程長，對(duì)設(shè)備要求高，固定資產(chǎn)投資大，所以對(duì)企業(yè)在資金、技術(shù)、人才等方面的要求非常高。產(chǎn)業(yè)集中度的提高，能有效保障實(shí)力雄厚的企業(yè)在資金和技術(shù)上的持續(xù)投入，從而避免產(chǎn)能的無序擴(kuò)張和企業(yè)間的惡性競(jìng)爭(zhēng)。以日本為例，東麗、東邦和三菱3家碳纖維企業(yè)占據(jù)了全球70%的碳纖維市場(chǎng)份額，并且仍在不斷擴(kuò)展。如東麗公司收購美國Zoltek公司，三菱公司與德國SGL公司合資建廠等。規(guī)模化生產(chǎn)能夠大幅降低生產(chǎn)設(shè)備折舊、人?工、單位能耗等成本。國內(nèi)企業(yè)也將進(jìn)入優(yōu)勝劣汰、區(qū)域規(guī)?；l(fā)展的新階段，形成了長三角（7家，含上海、江蘇、浙江）、吉林市（3家）和山東（4?家）3個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。吉林地區(qū)為化工基地，電力等能源成本相對(duì)較低，長三角地區(qū)是航空航天、新能源等新興產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，山東地區(qū)技術(shù)積淀深厚、航空航天軍工領(lǐng)域總供給量大。

1.2 完善工藝（產(chǎn)業(yè)）鏈，培育應(yīng)用市場(chǎng)

        國內(nèi)外大型碳纖維企業(yè)均建立了完整的生產(chǎn)流程，即從聚合、凝固、紡絲、預(yù)氧化、碳化到表面處理、上漿、收絲等工序?qū)崿F(xiàn)了流水作業(yè)，環(huán)環(huán)相扣，一旦出現(xiàn)問題便于迅速定位并解決，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。日本東麗、美國赫氏及國內(nèi)少數(shù)企業(yè)不僅生產(chǎn)碳纖維，還涉足預(yù)浸料、織物、短?纖、夾層材料等中間成型物的制造，能夠?yàn)榭蛻籼峁?fù)合材料解決方案，極大地便利了客戶的使用，同時(shí)促進(jìn)了樹脂、上漿劑、油劑等配套產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，有效解決了碳纖維產(chǎn)品與樹脂等材料之間的匹配問題。

        在碳纖維應(yīng)用市場(chǎng)開發(fā)和培育方面，日本東麗公司的T800S、T620-24K等型號(hào)碳纖維大量被應(yīng)用于B787客機(jī)、風(fēng)力葉片等領(lǐng)域，德國SGL等公司將碳纖維應(yīng)用于寶馬汽車、高鐵等交通工具中。國內(nèi)部分骨干企業(yè)也開始重視應(yīng)用市場(chǎng)的開發(fā)和培育，注重產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同體系化發(fā)展，逐步形成了以應(yīng)用需求為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)、制造、分析、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)的系統(tǒng)化碳纖維復(fù)合材料體系。

2 梳理產(chǎn)品質(zhì)量問題，歸納產(chǎn)業(yè)共性難題

        碳纖維的制造與應(yīng)用要經(jīng)歷碳纖維原絲的制?備、碳化處理、與樹脂材料的復(fù)合、加工成制品進(jìn)行應(yīng)用等一系列復(fù)雜過程。各環(huán)節(jié)需協(xié)同進(jìn)步，?共同推動(dòng)中國創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)“飛躍式”增長。目前，?國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已形成系列化，T300、T700、T800、?T1000、M40J、M55J級(jí)碳纖維已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，M65J級(jí)高模、T1100級(jí)高強(qiáng)碳纖維可滿足定制化市場(chǎng)需求。然而，在質(zhì)量穩(wěn)定性方面，國產(chǎn)碳纖維與國際先進(jìn)水平相比仍存在較大差距，各項(xiàng)CV值普遍大于3%（日本東麗小于1%），斷絲率較高，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本居高不下。從材料、工?藝、測(cè)試、裝備等質(zhì)量基礎(chǔ)要素看，主要存在以下問題：

2.1 碳纖維基礎(chǔ)技術(shù)研究及配套裝備、原輔料水平亟待提升

        項(xiàng)目存在低水平重復(fù)建設(shè)和同質(zhì)化現(xiàn)象，企業(yè)的技術(shù)開發(fā)研究集中在過去從國外引進(jìn)的工藝的工程化試錯(cuò)，缺少材料、工程化基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐以及精通全鏈條的高端人才。從事碳纖維研究的科研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新方面成果應(yīng)用不足，對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)的指導(dǎo)性有限。國內(nèi)市場(chǎng)，碳纖維千噸生產(chǎn)線（僅大絲束碳化）成套裝置的供應(yīng)商僅浙江精功科技一家，碳纖維企業(yè)需使用的反應(yīng)釜、牽伸機(jī)、高溫碳化爐、收絲機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口或由企業(yè)自研，整線適配性、智能化測(cè)控水平和工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，這直接導(dǎo)致了碳纖維斷絲率高、生產(chǎn)效率低等問題。此外，國產(chǎn)高性能碳纖維缺少適配的原料和助劑，原料丙烯腈化工品純度較低、原絲堿金屬等雜質(zhì)含量較高，導(dǎo)致碳纖維力學(xué)強(qiáng)度下降；上漿劑、油劑等重要助劑配方落后、質(zhì)量差、性能不穩(wěn)定，高度依賴進(jìn)口，而進(jìn)口產(chǎn)品種類少、價(jià)格高、配方保密，制約了生產(chǎn)工藝提升、碳纖維與樹脂材料的復(fù)合及各項(xiàng)應(yīng)用性能的優(yōu)化。

2.2 碳纖維產(chǎn)業(yè)配套的計(jì)量測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)化體系尚需完善

        在碳纖維產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)工藝提升、原輔料測(cè)量控制、復(fù)合材料研發(fā)等各領(lǐng)域中，均存在較多關(guān)鍵參數(shù)“測(cè)不了、測(cè)不準(zhǔn)、測(cè)不全、控不住”的問題。近年來，針對(duì)企業(yè)普遍存在的在線測(cè)量能力差、性能調(diào)控能力弱、對(duì)工藝-成分-結(jié)構(gòu)-性能間的深層次規(guī)律研究不夠透徹等問題，中心配合新工藝開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化建設(shè)需要，提供了原料純度、雜質(zhì)含量、原絲分子量分布、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、碳纖維真密度、石墨化度、表面形貌及粗糙度等多項(xiàng)測(cè)試分析服務(wù)，以及油劑、上漿劑輔料參數(shù)的綜合評(píng)價(jià)，預(yù)浸料及漁具等碳纖維復(fù)合材料制品的性能參數(shù)評(píng)價(jià)等。同時(shí)，還提供了裝備新型部件幾何量尺寸、壓力、溫度等參數(shù)的測(cè)量分析，以提高工藝研究及穩(wěn)定控制水平。此外，中心還聯(lián)合有關(guān)科研機(jī)構(gòu)完成了二甲基亞砜水溶液凝固浴濃度在線測(cè)量裝置、碳纖維原絲二甲基亞砜溶劑殘留快速提取及測(cè)試方法、大絲束噴絲板快速測(cè)量裝置、上漿劑性能表征方法等科技課題和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目。但碳纖維產(chǎn)業(yè)中仍存在一些未解決的計(jì)量測(cè)試難題，如高溫爐溫度場(chǎng)的測(cè)量，碳纖維原絲接觸角和結(jié)晶度等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、?壓力及流量等計(jì)量?jī)x表在線校準(zhǔn)，油劑性能的表征方法等。同時(shí)，貫穿原輔料、碳纖維、預(yù)浸料、樹?脂、復(fù)合材料制品、裝備制造、檢驗(yàn)檢測(cè)、復(fù)合材料回收整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系也尚不完善，這些問題仍制約著生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用。

3 立足產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈，針對(duì)性提出對(duì)策建議

3.1 政府加強(qiáng)政策引導(dǎo)支持

        強(qiáng)化和補(bǔ)充產(chǎn)業(yè)鏈需要當(dāng)?shù)卣訌?qiáng)頂層設(shè)計(jì)，通過實(shí)施相關(guān)政策予以引導(dǎo)、扶持。應(yīng)充分利用土地、稅收等政策，規(guī)劃、利用產(chǎn)業(yè)園區(qū)，規(guī)范產(chǎn)業(yè)鏈上下游布局，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)入駐、有序競(jìng)?爭(zhēng)，避免同質(zhì)化、低水平項(xiàng)目的重復(fù)建設(shè)。以威海市碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈為例，建議地方政府在對(duì)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)鏈提供各項(xiàng)財(cái)政支持的基礎(chǔ)上，針對(duì)碳纖維及復(fù)材生產(chǎn)裝備、關(guān)鍵輔料、復(fù)材新制品及碳纖維回收利用等弱勢(shì)鏈段領(lǐng)域，積極爭(zhēng)取各級(jí)科技、產(chǎn)業(yè)化、專項(xiàng)資金支持，幫助企業(yè)參與綜合性研發(fā)項(xiàng)目，提升全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)成熟度，進(jìn)而壯大產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模，培育新的增長點(diǎn)。

        此外，還應(yīng)布局、支持建立國家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)的專業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究服務(wù)機(jī)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)鏈共享實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新平臺(tái)。例如，中心可發(fā)揮計(jì)量技術(shù)服務(wù)平臺(tái)作用，逐步解決產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵參數(shù)“測(cè)不了、測(cè)不準(zhǔn)、?測(cè)不全”的難題，為產(chǎn)業(yè)提供檢驗(yàn)檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、培訓(xùn)等質(zhì)量技術(shù)服務(wù)；創(chuàng)新體制機(jī)制，完善運(yùn)營模式，搭平臺(tái)、供資源、聚人才、保運(yùn)營、重實(shí)效，?持續(xù)提升科研和產(chǎn)業(yè)技術(shù)服務(wù)能力；緊扣市場(chǎng)需求、充分發(fā)揮骨干企業(yè)在合作創(chuàng)新中的主體作用，?注重定制式產(chǎn)品孵化和技術(shù)提升的目標(biāo)績(jī)效，提高資源要素投入和產(chǎn)出效率。

3.2 科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究

        高校、科研院所等科研機(jī)構(gòu)應(yīng)承擔(dān)起公益性基礎(chǔ)研究工作，從目前集中的碳纖維工程制備技術(shù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向新理論、新材料、新工藝等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)理論及技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)原始性創(chuàng)新突破，為企業(yè)技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)；鑒于高性能碳纖維最終都需轉(zhuǎn)化成復(fù)合材料制品進(jìn)行應(yīng)用，因此，?應(yīng)拓展其應(yīng)用面、提升應(yīng)用程度，以應(yīng)用為牽引完善研發(fā)體系和機(jī)制；進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，實(shí)現(xiàn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）、山東大學(xué)（威海）等屬地高校與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同發(fā)展，優(yōu)化整合各方的研發(fā)資源，在碳纖維研發(fā)及制備技術(shù)、輔料助劑配方設(shè)計(jì)及制備技術(shù)、裝備設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、?碳纖維評(píng)價(jià)表征技術(shù)、碳纖維應(yīng)用服務(wù)技術(shù)等領(lǐng)域提高協(xié)同創(chuàng)新水平；建立原輔料（丙烯腈、上漿劑、?油劑等）、原絲、碳纖維、預(yù)浸料、樹脂、復(fù)材制品全鏈條工藝參數(shù)、材料結(jié)構(gòu)，以及產(chǎn)品性能匹配數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)應(yīng)用型號(hào)系列內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)體系；聚焦產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，突破增材制造、微波加熱工程化等快速成型、工藝關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量控制及回收等關(guān)鍵技術(shù)，從而帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈做大做強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。