报告分享 | 2020浦江创新论坛——第二届碳纤维复合材料产业创新发展高峰论坛
第二届碳纤维复合材料产业创新发展高峰论坛
10月29日，由上海金山第二工业区发展公司、上海碳纤维复合材料创新研究院、上海浦江创新论坛中心共同主办的2020浦江创新论坛——第二届碳纤维复合材料产业创新发展高峰论坛在上海金山顺利举办，本次论坛汇集了顶级碳纤维材料专家及行业领袖，重点讨论如何大力整合资源、开展合作研发、创新体制机制，以技术、人才、资本为核心要素，为打造立足上海，面向长三角的碳纤维复合材料产业生态圈提供重要支撑。
论坛报告部分由俞建勇院士主持
俞建勇院士个人介绍：中国工程院院士，现任东华大学校长，兼任国家新材料产业发展专家咨询委员会副主任，中国复合材料学会副理事长，上海市复合材料学会理事长，也是上海碳纤维复合材料创新研究院专家委员会主任。俞院士长期致力于纺织材料领域的科学研究，在基础理论、关键技术和应用开发等方面都取得了系列创新性成果；并开展了航空级碳纤维复合材料典型结构应用研究，解决了相关原材料及其成型工艺关键核心问题。
俞建勇院士（主持人）：
主旨演讲由三个报告组成，第一位报告嘉宾是黄翔宇先生。黄翔宇先生是中国石化上海石油化工股份有限公司副总经理，也是中国石化高级专家和中国石化碳纤维及其复合材料重点实验室主任。黄翔宇先生长期从事腈纶和碳纤维技术研发，理论功底和技术积累深厚，是碳纤维技术开发的领军人物，上海石化1.2万吨的大丝束碳纤维的建设也在他的带领下有序顺利地推进。
黄翔宇先生作的主旨演讲
黄翔宇先生作《技术创新推动碳纤维产业发展》的主旨演讲：
这个演讲分三个方面，
1. 技术创新对于碳纤维产业发展的历程、意义
2.回顾历史上技术创新推动碳纤维产业的发展；
3. 介绍近阶段全球碳纤维发展的一些新动向；谈一下碳纤维发展的一些思考和建议。
碳纤维是高比强度、高比模量的材料，也得到各个国家的重视，也是我们国家战略新兴材料。先讲技术发展历史，上世纪60年代日本博士发明了聚丙烯腈基碳纤维，强度不到1 GPa。后来施加张力，强度变成了2 GPa。随着原丝技术的不断提高，原丝水平提高了以后，80年代3个企业强度可以达到3 GPa以上，这个时候T300出来了，是当时市场公认的高性能品牌，美日进行了技术交流，把氧化、碳化的技术交换给了日本，日本把原丝技术交换给了美国，直接提高了全球碳纤维技术的水平，日本原来有很多家，最后保留了这三家大的企业，碳纤维水平也是有了很大的提高，日本的强度已经提高到了3.5 GPa以上，并且能够有较大的生产水平，并且在七八十年代的时候已经做出来了。美国也是，碳纤维得到原丝技术以后也提高了，包括复合材料，其实比日本东丽的复合水平还要高。
这是技术，从产业发展角度来看也是，日本碳纤维出来以后就进行小规模的工业化的生产，到70年代的时候东丽获得了技术许可，东丽开始10吨的产线开始建，七八十年代10吨产线也比较大了，因为需求比较小。八九十年代主要还是在国防军工方面应用，产量不足万吨。90年代开始，碳纤维开始大量地应用在体育休闲器材，大大地提升了体育运动的性能，运动推动了产业的发展。
到本世纪初，2008年，碳纤维用到了民航的大飞机上，大大地提升了碳纤维的需求，碳纤维的产能突破了5万吨。这个历史时期，过去所有搞碳纤维的人都说碳纤维是亏本的，高成本、高投入、低回报，因为需求不大。但是因为民用飞机的使用，碳纤维复合材料变成一个高附加值的材料，所以东丽等企业都是在这方面获得了巨大的产业回报。
2008年到现在，碳纤维在工业领域的应用大幅度地提升，这是产业发展的历程。
总结下来，也就是技术发展和产业发展基本在同一个时期开始，因此开始规模化的生产，形成了产业发展的雏形。碳化技术的创新给碳纤的历史进程，赋予了高比模量的创新，开创了碳纤维国防军工应用的领域。美日技术交流了以后，实现了技术上的强强合作，拓宽了碳纤维产业的应用领域，并且在民用大飞机上得到了应用，产量突破了5万吨。使得碳纤维可以在工业领域可以大规模地使用，产业规模超过了10万吨。总的来说，每一次碳纤维技术的创新都会推动碳纤维产业的发展，所以技术创新在碳纤维产业当中起到了至关重要的作用。
关于碳纤维全球新动向，传统的碳纤维原料从石油开始，石油炼出来，再做成碳纤维，这个过程非常复杂，流程非常长。怎么在这个过程当中把碳纤维的成本降下来，一直是技术界在追求研究的，从碳纤维发展来看，有五方面的工作全球都在做。
采用新的工艺、新的技术来提升碳纤维的水平，降低碳纤维生产的成本，回收再生，通过碳纤维的再次利用来降低碳纤维的成本，最后是扩大规模，大规模地生产一定会带来生产成本的降低。从这五个方面来看有一些新的进展和动向，能够代替它的有很多，沥青是一种得到比较容易的原料，但是沥青的碳纤维生产还是非常复杂的。木质素是一种植物提炼出来的。
最近有一些进展是木质素，我一直认为它是一种低成本碳纤维原料，复杂的结构造成了木质素可纺制性差，而且不一定能纺好。现在比较好的办法，采用木质素和聚丙烯共混，不仅可以作为低成本碳纤维的，本身这个共混的纤维也是功能性的纤维，采用湿法纺丝的技术，通过纺丝工艺的调整，比聚丙烯的纤维，我看报道已经做到，这就是达到了一般普通纺织纤维的性能，通过氧化、碳化以后应该有一个比较低的成本，现在还没有产业化，还是在小市场进行研究。
第二，讲一讲聚烯烃和其他的原料，美国研发中心也在研究聚烯烃，现在做下来聚烯烃的力学性能做到2GPa，但是得到率很低，没办法实现低成本。找了一些芳香的聚合物，大家知道找到这样一些芳香性的全聚体，就不需要再去进行氧化。通过这个碳化，得率也比较高，拉伸强度大家1.5GPa。按道理来说，少了这么一个环节，成本就更低，但是本身成本就比较高，而且生产弹性模量不好。
最近看到德国有一个新的推进，包括RFCF一起开发了一种新型的聚合物原丝，现在什么组分还不知道，可以得到高分子的碳纤维，我们也在关注新的研究。所以前躯体的替代也是一个方向。
除了这个以外，新工艺对于它的贡献，这是日本提出来的新型的，在纺丝的时候已经是氧化的纤维了，做成的原丝跟传统的不一样，后面经过碳化，采用的是微波的碳化和等离子的技术，跟传统的来比生产过程更简化，成本应该可以降低。现在这个东西还是在实验室的基础上，正在进行产业化的突破。还有美国在做什么事呢？在做氧化流，过去采用的是热风的氧化，它用等离子进行氧化，作用是加快氧化的速度，缩短氧化的时间，这样可以降低氧化的成本。我看到报告，小心的中试装置已经在试运行，我们也在关注这个技术将来是否能够产业化。
碳纤维里面最大的能耗在氧化、碳化，能耗非常高，他就提出了传统的通过电加热，低温碳化、高温碳化，想在碳化的过程中利用微波加热，通过纤维吸收微波发热实现碳化。理论上能做得到，关键的难点怎么控制微波的强度，控制每一段碳化的温度，这是后面要考虑的。台湾有一家公司开发了微波碳化的装备，这个小型的装备在试用。控制的好可以，但是控制很难，没有办法提供产业化的产品。
第四个方面，回收利用，现在就碰到这个问题，可再生回收是很重要的绿色需求，把树脂去除以后增加碳纤维的利用次数，某种程度就是降低了碳纤维的成本。包括热分解、超临界分解法、电解氧化法。在去除树脂的同时，尽可能少地使碳纤维的性能下降，现在基本上可以做到保持碳纤维的性能85%-95%，做的好可以保持95%。通过后面一系列的应用，可以在应用到新的领域，这样实现碳纤维的低成本化。最后要讲的是规模化。从碳纤维的发展历史看，从10吨开始到百吨的装置到千吨的装置，现在千吨的装置可以在原有成本下降20%。到2000吨、3000吨装置，今后可能更大的装置，今后碳纤维的成本能够到什么呢？每公斤碳纤维10美金以下的成本以后就可以看到，大规模的生产降低了生产的成本，这几年发展非常快。所以，低成本这几个方面，全球都在做这个事情。
另外有一些更尖端的，RAFT的聚合，其他领域都在用，聚丙烯这块是的CSIRO（澳洲的一个工业技术研究院），他们在做这方面的研究，研究院在澳洲迪肯大学里，2017年拜访过，小丝束也能纺出来，能够提高20%。怎么通过聚合的工艺形成聚丙烯的链，来提高碳纤维的性能，这一块的研究也是有很多科学家在做。另外，碳纤维向更高更强，力学性能（强度）已经达到7 GPa以上，主要的发展方向，包括通过浮躁引发聚合，还有高分子量的聚合物，甚至更细纳米级的纺丝，难度在于全流程制配的匹配性。小的可以做了，再大规模的生产，这方面的工艺要求还是比较高的。MG系列的模量，现在60、65都出来了，模量最高已经接近700GPa。技术难点主要在宏观的控制，这些都是技术难点。
除了高强，高模以外，还要高韧，要大幅度地提升延伸率，强度就会非常高。以往碳纤维的模量到3.7不会那么高，通过技术突破以后可以做到5.7，包括贺氏，这些都达到了高强、高模、高韧。技术的发展，高性能的碳纤维决定了碳纤维的极限在哪里，理论上碳纤维的强度可以达到180GPa，现在7个GPa，离极限值还有很高。低成本碳纤维决定了碳纤维的体量、宽度、广度，将来的应用场景越来越多，性能越来越强、越来越高，成本越来越低，这是碳纤维发展的两个方向，这些都是非常关键的。
碳纤维的技术创新给碳纤维发展带来了活力，碳纤维的技术创新意味着新一轮的发展。
讲一讲对上海碳纤维发展的一些思考和建议。
如果按照后面碳纤维复合材料产品来看，这一张图上列出来的是供应链，供应链从原材料、碳纤维、树脂，包括模具工装、包括检测、包括后面的服务，这是它的供应链。如果把供应链每一个环节展开的话就可以看到，就有这么多的产业，这么多的内容，其实就组合成一个产业链。所以供应链上所有的东西就是产业链，我们讲产业链，这个产业链和供应链是息息相关的。产业链的情况怎么样呢？最近我们也委托上海机制航空做了一个比较全面的调研，它做了全国的调研，中国碳纤维复合材料产业链区域分布，主要集中在中国的东部地区。统计当中，大家看到中国碳纤维复合材料产业链有700多家，其中从事碳纤维相关的企业600多家，其他远低于设备、材料的企业。
从供应链上细分，碳纤维上面的图大家看到，中国几块，一块在东北，一块在长三角，是碳纤维最大的，全国千吨以上的8家，前面说7家，因为中国石化也是了。占到总产能的87%，虽然大家都说有二三十家，其实产能还是相对集中。供应链我们在讲树脂，全国的树脂行业110多家，主要集中在江浙沪、广东。统计中，我们这些新性能的树脂很多都是外资企业，他们处于市场的领先地位。从夹心材料来讲，有7家，是分散竞争的格局，我们的蜂窝新材仍是处于外国企业主导的，这两年也有了长足的进步，我们调研下来有中航高科，包括上海的特谊。
中间级的产业有108家，主要集中在上海、江苏、山东，模具工装3家，主要集中在浙江，不多。设备全国有249家，主要集中在上海、浙江，行业也是处于分散竞争的格局，高端设备包括自动涂覆，也是高度依赖进口，上还有这样的机型，但是在软件上还是有短板。检测上，全国的检测机构就这么十几个点，14家，作为第三方检测机构是产业链自身检测能力的有效补充，对于这么大的产业来讲，全国具有辅材相关咨询的企业有12家，主要集中在东部沿海地区。很多都是在生产企业里面有不同的能力，专业的服务机构、服务公司比较少。
从前面这些统计我们看到，在上海发展碳纤维产业总结下来有这几个优势：
以上海为中心的长三角地区几乎覆盖了碳纤维复合材料全产业链的各个要素，包括原材料的供应、终端的需求都是发展强劲的，科研、人才这是上海的特点，政府的有力推动，这是发展这个的有力支持。
短板在哪里呢？在模具、工程研发、市场服务等方面缺口较大，虽然具有先进的设备和厂房，但难以支持技术突破，自主新以及产业有序健康发展。碳纤维及相关材料，设备企业数量众多。大部分的碳纤维服务材料技术尚不够成熟，未能形成体系化、系列化的发展模式。
左边这张图说明制造业科学技术和服务业构成了一个生机勃勃的生态圈，包括材料的制造、工装的制造，科学技术包括科学技术的研究，这是对它的技术支撑。服务包括各类的服务，组合起来是一个生态圈，所以要建产业链，其实是要通过生态圈使得产业链更健康。
最后，上海怎么建碳纤维产业？这是一个全球著名三个产业园区，美国西雅图，主要围绕着空客进行的产业生态。德国汉堡的也是围绕着空客在做的产业布局。我比较关注的是法国洛林的复合材料产业园，这个产业园是法国竞争和创新汇聚的强有力的支持，位于欧洲的中心法国洛林地区，是一个聚集欧洲的科技公司，复合材料园使命是创新和技能的汇聚，并聚集了培训组织，通过科学技术、会议、展览支持在法国及国际的推广，区域优势位于欧洲的心脏，毗邻卢森堡，是十字路口，促进了交流。发展重点是提高材料的性能和有机材料的回收，高性能回收的，其主要集中在交通运输，能源机械制造，汽车行业等等。它的几大板块一个是研发中心，在这里有研发中心、制造企业、培训机构、金融机构和培训服务，这就是比较好的生态圈，按照我的理解，上海碳纤维复合材料生态圈，我们在杭州湾这个地方划了一个圈，上海复合材料生态圈位于中国经济中心的上海，是一个聚集科技公司的园区，并聚集了中国长三角和其他地区的制造商、实验室金融中心、培训组织，同时通过科学的技术会议、展览会支持中国和全球的推广。位于上海的西南，杭州湾的北岸，长三角经济圈的枢纽区，有利于区域经济的协同发展和更广泛的交流合作，发展重点是高性能碳纤维复合材料技术创新，轻量化、环保绿色的材料、产业化，主要集中在交通运输，轨道交通能源，比如风电，这是我对碳纤维的一点认识。
俞建勇院士（主持人）
刚才黄翔宇先生重点指出了碳纤维复合材料两大趋势，高性能、低成本，也是提示我们碳纤维这个领域是一个不断创新、发展、朝前提升的领域，里面还有很多的工作。我们要保持在这个领域迎头赶上的势头，未来的发展我们也要集聚在基础端的研究、在关键技术的研究方面要提前布局，跟上发展。同时，黄先生又重点提出了推动碳纤维复合材料的发展，深入地分析了相应供应链的构成，指出了要通过产业链来构建创新链，创新链来布局产业链，来打造产业的生态圈，推动产业的发展。黄先生给我们奉献了对于技术发展以及产业发展的思考，一定会让我们有很大的启发，引导我们进一步地深入思考。
益小苏先生作的主旨演讲
下面是益小苏先生作报告，他是宁波诺丁汉大学李达三首席教授，曾任中国航空工业集团公司复合材料技术首席专家，先进复合材料国防科技重点实验室主任，北京航空材料研究院科技委主任。研究领域包括结构与功能复合材料、高分子材料、建模分析、绿色材料与胶接技术等。下面有请益小苏先生作《碳纤维复合材料技术的挑战与创新》的主旨演讲。
发展复合材料一个非常重点的事情，我们知道为什么要做复合材料，以及知道这里面到底有什么问题。因为解决问题之前首先要了解问题，所以可能会在第一部分主要介绍挑战。
大飞机就在大上海，上海是得天独厚地发展碳纤维航空复合材料的基地。相比来讲，欧洲、美国，中国的利用率还是最低的一个，所以有很大的发展空间。有很多的问题，做任何事情都有一个问题，碳纤维的发展将来往哪儿走。这张图比较早，2008年我和波音的专家讨论，电子行业有一个摩尔定律，碳纤维有没有摩尔定律？从1100一直到M××，这个极限在哪里，对于我们布局复合材料的应用有很大的挑战。2008年，美国专家提出来现在一直无解，也希望中国专家提出我们的看法。它的极限在哪里？为什么？这是其一。
第二，碳纤维再好也有挑战，跟谁挑战呢？跟铝合金挑战。差不多10年前911还没有上飞的时候铝合金也在发展，不会退出自己的历史舞台，每一步的发展都在牵动着碳纤维复合材料的发展，碳纤维的发展都是在针对铝合金的不足而提出来的，究竟打成什么样子也是需要大家研究的问题。这里既有材料技术的发展，也有结构技术的发展。这张图不是我做的，左边这张图是波音给的，右边这张图是空客给做的。空客做战略目标的时候会想到各种限制在哪里。
做过材料结构的人都知道，一个结构很强、很钢没问题，但是很脆是有问题的。一个人坚韧不拔，经得起打击，美国制裁我能顶得住，碳纤维是一个刚性材料，打了之后就坏了，所以碳纤维本质上的缺点不可能改变，光靠树脂补不上这个缺点这是碳纤维复合材料本身的问题。
再往下，中国的科学家们解决了这个问题，既强又刚又韧，不缺好技术，但是这个技术要便宜，要便宜也是有代价的，这是空客给的图，以金属材料为原点，复合材料干吗用？减重，使飞机、卫星更轻。空客提出来，能不能从现在开始减重5%-10%，降低成本20%，这个题谁敢接？如果给你一个任务，减重10%，降价20%，第二个目标减重20%，降价30%，谁敢接？知道现在发展虽然不足，人家想的事情要成为我们的目标。
讲到成本，那就要做成本分析，钱花哪去了？刚才这个报告讲到供应链，讲到检测，因为飞机上面坐的几百个人是如此地重要，所以飞机千万不能出事，能不能出事只有一个办法才能放心。这个成本体现在材料的验证。很多人说材料太贵，希望降低成本、材料免费也就省了10%。所以大家总觉得材料贵，其实材料不贵，就那么点钱，大量的钱花到别的地方去了。
有铺层，有装配，然后有紧固件，曾经有一段时间全世界紧固件紧张，到现在为止中国的紧固件依然进口，如果把这块省下来了那成本就可以降低很多。
既然这样，我们该怎么办？这不是我们中国人遇到的，我们想便宜，美国人也一样的。美国人发展，大概30年前F15，美国主力战斗机。那个时候对价格虽然复合材料的用量，合情合理。到联合攻击战斗机，就提出来能不能把复合材料用量降下来，最后发动一个大的计划，降低成本的低成本计划。到这个成本完成以后，美国复合材料的研究就下来了。三个计划产生了很多经验，也有多积累，我觉得一个最重要的积累是要根据复合材料的特点去设计产品，而不是人家怎么做，我也怎么做，不是替代。金属可以焊接，复合材料没法做这件事，因此装配技术在分析成本里面很大一块，能不能尽量减少装配，做模块化，要发展这样的技术，通过这样的技术退出来很具体的目标，什么飞机的原型。美国现在主力生产F35，就是后来发展的，这个技术也是需要关注的技术。举个例子35整体尾翼就是这么做出来的，模块化，几大件一装完了。
然要减少装配，那就要整体化制造，对应金属铸造的就是液态成型，然后固化、开模打出来了，液态成型作为必备的手段变得非常重要。余校长是东华大学的，大家想到的比较多的是树脂，其实关键的是这一块，把东西先做出来。要求孔隙率很高，以便能进去，也不能太高，所以很多很难的事情，到现在为止这件事情依然没有解决。假设以热压罐，大家一股脑地热塑，20年来没有好好解决，我也觉得很奇怪。在国外没有热成这个样子，你却这么热，我不是说热塑不好，只是有很多现实问题需要关注。
到了美国、欧洲现在的工业水平又想上，有一个台阶，第一个就是提高功能性。一材多用，整个F22那么先进的飞机里面的复合材料就4种。C919选多少种复合材料？就两种，回收、管理都很方便，一材多用这样的材料，中国没有，也没人研究。第二个提高工业成熟度，第三个要可持续发展。
一材多用，多功能化是第一步，第二步是器件材料一体化，开车都知道车里有一个油箱，油箱是油箱，汽车是汽车，飞机没有独立的油箱，机翼就是机箱。有没有一天你的手机的壳就是电池，显示屏就是壳，显示屏不是那个玻璃，玻璃没有强度、刚度，不安全，有没有一体化？这就是美国的技术。就跟过去为什么搞化工，一定是分离的，现在是整体的，这是70年代最大的转变，我想未来的复合材料也是这样的趋势，一体化了。从材料的一材多用转到功能一体化，包括天线，不是独立天线，就是飞机上的一个东西。
不管怎么样，一架飞机停在机场上会被雷打，因为飞机现在越来越电子化，电子化程度越来越高。大家想想美国F35是如此先进的飞机，停在那里要用布盖起来的，雷雨天不会起飞，经不起雷打，尤其碳纤维含量越来越高之后，跟民航不一样。能不能有这样的情况？既是高碳纤维含量，又经得起雷的打击，这是一个挑战，也是多功能化的一部分。
然后是绿色化，现在知识产权，在中美发生目前冲击的情况下，现有的技术已经打的一塌糊涂了，欧美已经在布局下一个了，以欧美为代表，环境是以欧洲为代表的，欧洲收过碳税，中国急，也没办法，因为地球是大家的。现在欧盟也提出下一步发展计划，我这是2020年的计划，现在有到2050的计划，绿色航空。举个例子，飞机在1万多米飞，在那个地方排放对地球造成的影响到底有多大，飞机飞那么高跟我无关？有关，所以这块将来一定是中外技术斗争、政治斗争的一个重要方面。
再往下讲，现在中国碳纤维在用，将来怎么办？耐环境性能如此之好，风力发电力出事了，光是收废旧的东西将近百万了，还得找一个地方埋起来，中国的歼6以后咋办，所以一定得找办法解决。所有这些事情都是我们面临的挑战。
既然有挑战，就有机会创新。
因为碳纤维太脆，只好靠树脂来补，直接用树脂来补也补不进去，一定有一个办法两者结合起来，还有一种办法建立双连续的结构，是国际比较通用的方法。为此要建立模型，怎么通过树脂的韧性影响复合材料的韧性，不说细节了，通过这样的方法可以提到它的韧性。这都是细节就不说了，换句话说可以提高，这条路子可以走得通。
所有的都是从树脂起来的，预浸料已经解决了，但是其实我们中国也不见得这样，下面是液态成型，要流动性小，分子量一定小，一定脆，要想办法解决这个问题。这就是一个模型，不说模型，不说细节了，我们开发了一种很特殊的材料，既能作为液态成型使用，又能，这是我们的国际专利。我们拿到去跟空客合作效果非常好，国际上也公认，我们专利卖到美国去了，结果它打了一个包送到商飞来了。
还有表面显示功能，做复材的知道。大家知道碳纤维刚性很高，很散，我刚才讲了要做复合材料，这里没有糨糊，刚性的纤维能把它固定这样的东西。这是621当时中国做的最大的飞机尾翼，通过这套系统能提升做液态成型的本事。国际上也在不断地斗争，15年前做973项目的时候就在不断地竞争，当时就跟我讲专利谁早，最后他也认，因为这是我们专利的名字，十几年前宣布他们用的也是我们的技术。现在军机上的复合材料，大部分的都是类似派生出来的，这也是一个好处。
刚才讲的导电，已经出现过了。这是空客讲的。家里热气器，一定要给它接地，飞机上那么多电器，飞机上加热的电空箱，如果全部金属的就是一个地线，零点，飞机上也有这个问题，一材多用。既是一个结构材料，轻，又是一个导电，全世界没有你要做，这就是空客的一些指标：既要导电又要韧，一定是把导电的东西加进去。
这是我们做的工作，我们的性能远远超过空客指标，到现在为止我们也跟空客合作推进这个材料，目标可以导电，像碳纤维一样轻。这是跟国际打擂台，大家一块来导电，其他的15家欧洲的没有一家达到。然后被雷打一下没啥事，顶得住。正常情况下，被雷打完之后那就是很惨的形象了。再往下走一步，大家做电动汽车、做盖板也很便宜。不就结构功能一体化，这样的工作在国外也有人做，汽车的结构件同时也是电池，类似的技术美国的卫星放上去了，你把尺可以做成电机，因为随着通信技术发展，电是无处不在。不光很轻，你能不能想出新的东西出来，使结构、功能一体化。
飞机希望噪音越来越小，大家知道碳纤维复合材料又非常刚，刚和阻尼完全是矛盾的，必须有一个良好的材料设计才能做到这一点。
最后绿色化，中国树脂，我们讲石油、化工的树脂。以这样的树脂看看能不能做复合材料，结果做出来也很好，韧性各方面也不错，这个路走的通。这个我们得到了国家工信部的支持，现在国际上也跟我们合作。还有辅助材料，做风电叶片，成型完叶片之后一地的都是辅助材料，全是浪费。环境保护，作为辅助材料不能那么消耗，能不能降级使用。热压罐里都有，效果也很好，这个技术我们拿到德国宇航院做实验，他们说非常好，波音说非常好，美国很矛盾，我们这个技术做的比他们好，可以跟我们合作。环境是大家的，依然存在着合作的机会。
所有的材料都要经过全生命周期的评价，这个在国外越来越付诸实施。
最后总结，作为科研工作者我认为复合材料发展四部曲：
1.高性能
2.高性能低成本
3.一材多用
4.绿色化
俞建勇院士（主持人）：
益小苏先生从复合材料所面临的挑战谈，实际上复合材料的发展始终在高性能化、低成本化、结构功能一体化、在材料与环境的融合化等等方面不断地提升，在于我们的竞争性材料的对比当中得到了很好的发展。同时也是在于自身材料持续的发展当中不断得到提升，我觉得，同时益小苏先生重点在应用引领技术驱动方面，重点介绍了几方面很关键的技术，包括解决复合材料的韧性的问题，争论技术，一体成型，作为低成本技术的探讨，再有功能一体化的结构和导电材料，这样的技术，特别介绍了绿色技术。这对于我们推动复合材料的创新与应用水平的提升，一定是给予很深入思考的空间。
林刚先生作的主旨演讲
论坛的第三位演讲者林刚先生，林刚先生是广州赛奥碳纤维技术股份有限公司总经理，长期致力于为中国碳纤维行业提供“高效低成本”的碳化线生产设备与技术，他每年发布的《全球碳纤维复合材料市场报告》倍受行业关注，最后，有请林刚先生作《直挂云帆济沧海——碳纤维产业现状与未来》的主旨演讲。
中国碳纤维起步并不晚，有一个东西是碳纤维同仁要考虑的，在整个里程碑上，中国只有两件事情而且是行政的事件。
第一，7511会议
第二，师昌绪院士给江主席写的信。
其他地方，欧美、日本都是技术创新和应用创新，所以我说碳纤维行业除了自己挣到钱，尤其光威、中简科技还有一个责任，把中国的贡献放到里程碑中去。
这就快速过了，整个的市场情况从需求来说占比非常好，整个比全球增长的快。从市场应用来说可以发现，在高端应用上蓝色的柱子是红色的应用，可以看一下有一些缺项，只占6%，所以商飞还要努力。风电也很少，尽管风电碳纤维的需求很多，但是是大进大出，我们自己的风电也不行。所以中建材有两大风电厂，这是我们要努力的空间，也是市场空间。体育行业是咱们的优势行业。
美国最大，吸引力很强，日本也有厂。日本是本土企业，外国的企业几乎不太投资，成本很贵，也不太欢迎。剩下就是大陆，八大巨头或者七大巨头的分支机构，所以从世界版图来说很集中、很少，不是一个大众型的产业。
从供应的对比来说，我们每年都规划了数据，都有报。重点这几年的发展新兴国家，包括中国、韩国、土耳其这几个国家都是有巨大的扩展计划。上海石化、光威、吉林都有明确的扩产计划。
这个对比分析，目前从产业规模，真正产量化来划分的。我们目前一个归类，集中的，又跨着小时数，眼前目前在批产的，产业链是打通了。上海石化刚才提到，48K的成套技术搞完了，但是要等着1.2万吨上来以后咱们就到大丝束来了。
刚才说到市场格局，这几年市场格局有什么变化呢？大家都清楚风电的情况，潜在一年需要14.4万吨的碳纤维，这都是非常保守的估计，现在发展的非常快，都是20%以上的发展。
叶片、燃料电池，总之下来到2025年燃料电池100万台，2030-2040年300-400万台。2030年会成为18万吨。轨道交通，估计一年会形成3-5万吨。
还有一个功能性的，碳纤维从低温碳化、高温碳化这一片，石墨化。纳米碳纤维都在这里，有些已经有产品了，比如长满纳米管的碳纤维，这个用量是100万支铅酸电池，我们全世界的铅酸电池每个车上都有，大家算一算这个产能。它的功能化的魅力大家不要忘了，更多讲的是结构上的魅力，都是实实在在的产品，这都是重大的应用变化。包括早上谈到的，基础是碳纸或者碳布，用量也非常大，算下来也是几千吨的用量。
我们作一个大胆的预测，按照最好的情况，不考虑疫情、不考虑政治因素，10万吨的水平（去年），2025年我预计会增加到16.3万。再看2030年我预计碳纤维会到60万吨，这是基于钢材的市场，压力容器、轨道交通这几个加起来就是一个数字。就像刚才黄总说的，我们为什么要做低成本？我们希望得到这样的市场，即便这样，2030年波纤是什么概念？也就300万吨，其他从应用性能上碳纤维能用的地方波纤根本不能用。所以这是我们大胆的预测，如果从产业规划来说。
那好，这么一个市场格局产业该怎么转变呢？以前是航空航天驱动，现在是多元驱动的思路。最早刚才讲到飞机，搞碳纤维干什么，要用在航空航天上，我觉得过了十几年大家发现有别的更广阔的空间。工业用碳纤维主要几个要求，低成本、适合性能，刚才提到了，黄总也强调，我想再强调一下，首先是一个技术概念，本身是一个高技术，不是偷工减料。很多院士觉得高大上，贵重材料不是低，哪个材料不是有物美价廉这个过程。刚才讲到航空的，波音和空客对我们成本要求挺高的，我上商飞钱很多，没那么多利润，波音、空客都在降，不可能给多了。
高性能、低成本不一定是矛盾，包括刘老师做的现在能够做的很好，我觉得接近800或者达到800是可以的、是可行的。这一块我强调一下低成本，大家不能有错误的概念。
中国的市场变化给我们很大的良机，刚才讲了航空航天要发展只有6%，我们还有极大的发展空间。这里我主要是谈到一些军品，大家都挤在这了，不可能有这么大的空间。还有，目前风电给我们提供了千载难逢的历史性的机遇，我们要随之而动。
我分析小丝束，光威、中检为代表的要加强国际竞争力的构建，要拿到跟东丽去比咱们还差的远，所以就是这一条。
大丝束是我想讲的，首先40K以上才叫大丝束，不要讲15K了。只有超过40K之后，它的技术会做一定的变形、形变，这个时候叫大丝束技术。
第二，我们一定强调毫无疑问晴纶是大丝束的根基，而且融合是必然之路，早走早成功，低门槛。晴纶融合他们没有这个水平，晴纶是我们的根基。我觉得这一点上海石化已经按照这个在走了。
第三，坚定了走工业装备自主之路，为什么要列这两家竞争对手，他们都是买进口设备的，天天给人家设备打工去了。
第四，需形成每年1万吨的增产能力，这个话说的太吓人，我们行业还没有万吨级的。我们现在才多少产能，2025年是什么情况，明年有2家企业有万吨。今年来个2000吨、明年来个2000吨，对于他们来说希望来个万吨。
第五，应该抛弃小丝束思维，我觉得对着对手去的，把这种模式延伸到轨道交通汽车。现在的模式，再到风电厂，为什么在碳化上能做呢？可以减少很多环节。包括轨道交通汽车，这是我们自己建设的倡导的一个思维，理论上、技术上都是可行的。最终一步，在低成本的基础上全面提升大丝束性能，赢得这个市场。东丽最优先的战略就在这里，上次我跟黄总沟通，差不多接近T800的性能，比T800的模量低一点。我跟黄总说，这不是东丽的强项。碳纤维多少钱，就像今天去面对燃料汽车和电动汽车，来个20万政府再补贴几万，店上还挣点钱，汽车公司必须按照消费者的心态来做。老百姓没有环保的概念，更多是成本，所以我判断氢气瓶的碳丝，这是一个大市场。当一旦你的企业能够被氢气瓶认可，氢气瓶有一个巨大的极端其他行业没有的，一旦爆了就完了，完全构到航空了，航空要的稳定。航空对于稳定性的要求远远超过先进性，大丝束企业怎么步入强国，这是我们的一个思维。
这里没有晴纶怎么谈丝束？这是我的观点， 38吨，土耳其31万吨，第三名上海石化，兑换成2万吨碳纤维已经low了。再往下赶紧买了一个葡萄牙的5.5万吨的。这几年虽然卖13块美元，盈利水平还非常高的核心，碳化水平low的不行，强项是拥有晴纶技术，而且不大胆。现在成为整个风电行业60%都是它的。不怕性能低，一定要稳定，这是我们的建议。
这是世界的版图，以后工业大丝束就是这么来做的，怎么应对他们每一家的情况，这是我们的建议。
最后两点，有些思考，第一，行业里，我们一定要自主思想，独特的文化。我们抄东丽，抄美国抄的太多了，我们行业的很多人，包括黄总在内把这些人研究的透透的，无处可抄了。一个行业要创新，首先你的思维模式自己要思考，这是首要的。
第二，要紧密合作，也有说碳纤维在打乱仗，本身碳纤维行业里面生存空间很大，同行之间错风峰，看着你生意高，几年内打的你死我活的，我在碳纤维的圈子里不要把你自己的摊子做出来，这样企业每家都有利润，才能良性发展。
第三，大胆创新。没有人告诉你什么复合材料工艺是经典的。早些年一个很著名的故事，这个汽车好像找对了方向，后来一反思这个工艺不对，太多的问题、太多的缺陷了。国内好多说等一等，现在这个工艺基本死了，丝法反而可以。所以我说今天中国人很聪明，尤其在发明一个新东西的时候，这里有一个很重要的案例，这两个案例是上海大学王军教授的，这么复杂的编制品怎么做呢？东华大学补鞋的老头给砸出来，这就是工艺创新，还有管子，我们需要的是直接刚度。所以我说复合材料这个方面只要根据第一原理，复合材料的第一原理并不多，就是这个东西，或者简单的材料的长度，跟树脂结合，预浸理论，大胆想象，大胆创新，工艺上怎么来的便宜，这是我们的时候了。
延伸一下，我们提出几条建议，这是给国家提出来的建议。
第一，低成本，大丝束。
第二，低成本，小丝束、强能力，最终要找低成本高性能大丝束。也不是说自己没有脑子，我们有自己的思想，完全可以按照我们自己的路来走。
最后是政策。
第一，国家的碳纤维科技发展战略急需布局下一代碳纤维技术。这是80年代的产品，你跟着人家屁股后面走啥呢？
第二，国家产业发展政策要重视碳纤维装备的正向设计及新型工艺的研发。这个碳纤维工艺是什么？氧化工艺是什么？就根据我们的原理设计体系，不就走出自己的路了嘛。
第三，产业政策的重心，要构建自己自主可控的，我们有自己的优势，这些都是没人来搞复材，欧洲、美国没有建大桥、建楼，应用合作伙伴多忍耐，多支持。
俞建勇院士（主持人）：
林刚先生从演讲的开头就用了“直挂云帆济沧海”，表达了碳纤维复合材料行业曾经发展历程的坎坷，然后到了现今这个时代，我们已经迎来了碳纤维复合材料的重要的转折期，能够获得有大的发展前景，为我们各位从事复合材料研究的领域工作、研究工作、产业工作的提供了很重要的信心。同时也是对我们的产业发展提出了，在中外的基础上提出了非常有益的建议，这是对我们进一步的工作都非常有启发。
第五届国际碳材料大会暨产业展览会
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