產(chǎn)業(yè)計量工作要緊扣“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)鏈強鏈、延鏈、補鏈和基礎(chǔ)技術(shù)優(yōu)化升級，推動計量與產(chǎn)業(yè)深度融合。國家碳纖維產(chǎn)業(yè)計量測試中心（以下簡稱“中心”）在為碳纖維及相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供計量測試、計量科技創(chuàng)新服務(wù)的同時，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

        聚丙烯腈基碳纖維憑借其高比強度、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)域武器裝備型號研制不可或缺的關(guān)鍵材料，也是國民經(jīng)濟高端裝備、重大基礎(chǔ)工程、交通運輸、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)展特點及經(jīng)驗。隨著行業(yè)產(chǎn)能的大幅增長，當(dāng)前碳纖維市場進入了同質(zhì)化激烈競爭期，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，主要有以下兩點：

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

        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，對設(shè)備要求高，固定資產(chǎn)投資大，所以對企業(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)能的無序擴張和企業(yè)間的惡性競爭。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%的碳纖維市場份額，并且仍在不斷擴展。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)也將進入優(yōu)勝劣汰、區(qū)域規(guī)模化發(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

        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，能夠為客戶提供復(fù)合材料解決方案，極大地便利了客戶的使用，同時促進了樹脂、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)用市場開發(fā)和培育方面，日本東麗公司的T800S、T620-24K等型號碳纖維大量被應(yīng)用于B787客機、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、制造、分析、驗證等環(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、加工成制品進行應(yīng)用等一系列復(fù)雜過程。各環(huán)節(jié)需協(xié)同進步，?共同推動中國創(chuàng)造實現(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級碳纖維已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，M65J級高模、T1100級高強碳纖維可滿足定制化市場需求。然而，在質(zhì)量穩(wěn)定性方面，國產(chǎn)碳纖維與國際先進水平相比仍存在較大差距，各項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的工藝的工程化試錯，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構(gòu)在基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新方面成果應(yīng)用不足，對產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的指導(dǎo)性有限。國內(nèi)市場，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、高溫碳化爐、收絲機等關(guān)鍵設(shè)備依賴進口或由企業(yè)自研，整線適配性、智能化測控水平和工藝運行的穩(wěn)定性均達不到設(shè)計要求，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，高度依賴進口，而進口產(chǎn)品種類少、價格高、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)合及各項應(yīng)用性能的優(yōu)化。

2.2 碳纖維產(chǎn)業(yè)配套的計量測試、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)“測不了、測不準(zhǔn)、測不全、控不住”的問題。近年來，針對企業(yè)普遍存在的在線測量能力差、性能調(diào)控能力弱、對工藝-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測試分析服務(wù)，以及油劑、上漿劑輔料參數(shù)的綜合評價，預(yù)浸料及漁具等碳纖維復(fù)合材料制品的性能參數(shù)評價等。同時，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)科研機構(gòu)完成了二甲基亞砜水溶液凝固浴濃度在線測量裝置、碳纖維原絲二甲基亞砜溶劑殘留快速提取及測試方法、大絲束噴絲板快速測量裝置、上漿劑性能表征方法等科技課題和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化項目。但碳纖維產(chǎn)業(yè)中仍存在一些未解決的計量測試難題，如高溫爐溫度場的測量，碳纖維原絲接觸角和結(jié)晶度等測試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、?壓力及流量等計量儀表在線校準(zhǔn)，油劑性能的表征方法等。同時，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、檢驗檢測、復(fù)合材料回收整個產(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)鏈強鏈、補鏈，針對性提出對策建議

3.1 政府加強政策引導(dǎo)支持

        強化和補充產(chǎn)業(yè)鏈需要當(dāng)?shù)卣訌婍攲釉O(shè)計，通過實施相關(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?爭，避免同質(zhì)化、低水平項目的重復(fù)建設(shè)。以威海市碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈為例，建議地方政府在對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)鏈提供各項財政支持的基礎(chǔ)上，針對碳纖維及復(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鏈段領(lǐng)域，積極爭取各級科技、產(chǎn)業(yè)化、專項資金支持，幫助企業(yè)參與綜合性研發(fā)項目，提升全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)成熟度，進而壯大產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模，培育新的增長點。

        此外，還應(yīng)布局、支持建立國家級、省級、市級的專業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究服務(wù)機構(gòu)及產(chǎn)業(yè)鏈共享實驗室創(chuàng)新平臺。例如，中心可發(fā)揮計量技術(shù)服務(wù)平臺作用，逐步解決產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵參數(shù)“測不了、測不準(zhǔn)、?測不全”的難題，為產(chǎn)業(yè)提供檢驗檢測、標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證、培訓(xùn)等質(zhì)量技術(shù)服務(wù)；創(chuàng)新體制機制，完善運營模式，搭平臺、供資源、聚人才、保運營、重實效，?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)績效，提高資源要素投入和產(chǎn)出效率。

3.2 科研機構(gòu)加強產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究

        高校、科研院所等科研機構(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，實現(xiàn)原始性創(chuàng)新突破，為企業(yè)技術(shù)升級和創(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)體系和機制；進一步加強產(chǎn)學(xué)研合作，實現(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)計及制備技術(shù)、裝備設(shè)計及制造技術(shù)、?碳纖維評價表征技術(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)測量控制及回收等關(guān)鍵技術(shù)，從而帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈做大做強，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。