碳纖維又出事了！據(jù)外媒報道，4月14日美國法院起訴了一名中國公民，控告他向中國軍方走私M60J高性能碳纖維。國內(nèi)媒體稱之為又是一起釣魚執(zhí)法。短短數(shù)年，碳纖維已經(jīng)卷入了數(shù)起對華走私案，中招的有中國人，也有外國人?；蛟S你會問，為什么總是碳纖維呢？

    只能說，高性能碳纖維確實(shí)是個好東西，已經(jīng)不僅僅是業(yè)內(nèi)人士知道，普通的商人也覺得有利可圖。

    能進(jìn)入管制名單，碳纖維自然不是等閑之輩，它到底有何神通呢？

    碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。它比重不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度是鋼的7-9倍，在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中，是唯一強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。碳纖維不僅具有材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。輕質(zhì)、高強(qiáng)、可設(shè)計性讓碳纖維成為未來最具開發(fā)潛力的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

    雖然碳纖維的部分性能是比其他材料好。但就像不能見到個妹子就夸她女神，我們也不能見到碳纖維就說高科技、高性能。一般來說，只有拉伸強(qiáng)度大于2Gpa，拉伸模量大于250Gpa，才稱得上高性能碳纖維。至于一般的碳纖維，雖然談不上白菜價，但早已走近人們身邊，平常物件。

    伴隨著碳纖維，我們經(jīng)?？吹脚赃呥€有T300、MJ60、T1000之類的數(shù)字，這都是東麗生產(chǎn)的碳纖維的牌號。由于東麗的實(shí)力，它家的T系列、M系列、MJ系列已經(jīng)被公認(rèn)為碳纖維產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)牌號。

    上面是東麗各種碳纖維牌號的一些性能參數(shù)。從這個表能看到，有的牌號抗拉強(qiáng)度特別高，比如T1000G，達(dá)到了6.3Gpa。要知道，屈服強(qiáng)度超過500Mpa就已經(jīng)是超高強(qiáng)度鋼了。而有的牌號的抗拉強(qiáng)度特別高，如M55J，抗拉模量540Gpa。

    上圖是碳纖維不同品種的抗拉強(qiáng)度（Y軸）和抗拉模量（X軸）。據(jù)此可以看到我們可以將碳纖維分為兩個系別：高模量系和高強(qiáng)度系。

    最近卷入走私風(fēng)波的就是M60J。M60J的抗拉強(qiáng)度與通用型的T300相當(dāng)，不過抗拉模量比后者高25%，屬于高模量碳纖維。之前曾有釣魚執(zhí)法案件，牽扯的是T800，其抗拉強(qiáng)度接近6Gpa，屬于高強(qiáng)度碳纖維。

    那么問題來了，為什么日本、美國要費(fèi)這個勁，還整出“釣魚執(zhí)法”這一招呢？雖然碳纖維現(xiàn)在已在很多民用  場合應(yīng)用，但是用得多的還是軍用。下圖可以簡單看出高性能碳纖維主要用在哪。

    按照東麗的劃分，不同性能的碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域大致為

    不過，別說東麗的新產(chǎn)品T1100G，T800S級別的碳纖維價格就已經(jīng)非常驚人，即使是運(yùn)動器械領(lǐng)域使用，也是極高端產(chǎn)品。例如，高檔碳纖維自行車上，車架使用的碳纖維一般極少使用T700，T800也僅可能在極少部分零部件上（如果遇到商販夸耀自家的車是T800，呵呵，你懂的）。因此高性能碳纖維仍然還是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備中覓得身影更多。

    例如戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動機(jī)殼體上采用高性能碳纖維復(fù)合材料，可大大減輕重量，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力，如上世紀(jì)80年代美國研制的洲際導(dǎo)彈三級殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。表1是國外航天衛(wèi)星上應(yīng)用碳纖維的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，表2和表3是我國在航天領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

表1    國外衛(wèi)星應(yīng)用高性能碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)件

表2    國內(nèi)衛(wèi)星應(yīng)用高性能碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)件

表3   高性能碳纖維復(fù)合材料在我國運(yùn)載火箭上的應(yīng)用

    高性能碳纖維復(fù)合材料除在航天領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用外，在新一代戰(zhàn)斗機(jī)上也得到了大量使用，如美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約為24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)斗機(jī)具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動性和隱身等特性。美國波音推出新一代高速寬體客機(jī)的音速巡洋艦，約60%的結(jié)構(gòu)部件都將采用強(qiáng)化碳纖維塑料復(fù)合材料制成，其中包括機(jī)翼。

    除此之外，高性能碳纖維在航海領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。例如碳纖維可減輕艦艇的結(jié)構(gòu)重量，增加艦艇有效載荷，從而提高運(yùn)送作戰(zhàn)物資的能力，且碳纖維不存在腐蝕生銹的問題，這就解決了鋼板因受海水腐蝕而定期維護(hù)的麻煩。

    由于使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機(jī)以及衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器，噪音小，而且因質(zhì)量小而動力消耗少，可節(jié)約大量燃料。

    通過上述應(yīng)用案例，這也就不難看出，世界范圍內(nèi)高性能碳纖維的核心應(yīng)用范疇是航空航天航海領(lǐng)域。對于日美等掌握高性能碳纖維生產(chǎn)制備核心技術(shù)的發(fā)達(dá)國家而言，對別國實(shí)施技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)也就變得無可厚非，畢竟一個國家的開放程度再高，也不可能在國防軍工領(lǐng)域?qū)ν忾_放，軍工技術(shù)永遠(yuǎn)“自私化”是國防領(lǐng)域的顯著特性。

    話說回來，被管制、被禁運(yùn)也是由于國內(nèi)高性能碳纖維實(shí)力薄弱。我國的碳纖維產(chǎn)業(yè)與其他基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)類似，都在低端碳纖維品種上努力拼殺價格。當(dāng)前，小絲束高性能碳纖維生產(chǎn)被日本三家企業(yè)壟斷，大絲束高性能碳纖維生產(chǎn)被美日企業(yè)控制。之前多有報道，國內(nèi)達(dá)到日本東麗T700水平，有可能在實(shí)驗(yàn)室階段達(dá)到了T800水平。不過，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的努力，以及高性能碳纖維巨大的市場刺激下，假以時日美日的高性能碳纖維管制應(yīng)該越來越成為形式。

    但是，之前所說的大多是碳纖維絲線，碳纖維除個別情況下，都是作為增強(qiáng)材料使用，后續(xù)的材料成型工藝和加工也尤為重要。這一點(diǎn)，就連日本也稍遜一籌。