近日,全球首部3D打印電動車“Strati”在美國芝加哥2014年國際制造科技大展(IMTS)亮相。這部用碳纖維材料打造的3D打印電動汽車,從打印到組裝完成僅需5天時間,時速可達約80公里,此款電動汽車在通過安全測試后還可實現高速公路行駛。至此,碳纖維材料再一次夯實了其在新材料應用領域中的地位。碳纖維憑借著輕質、高強、耐高溫、抗腐蝕等特點,被用于航空、導彈等國防軍工領域,同時又在風力發電、汽車零部件、壓縮氣瓶等民用領域應用廣泛,技術附加值和政治敏感型很高,極具戰略價值,一度被稱為“新材料之王”。當今的國內外碳纖維產業,國外企業領跑地位突出,技術領先優勢明顯,而中國碳纖維企業發展相對緩慢,與國外企業相比存在較大差距。
在工信部2013年10月發布的《加快推進碳纖維行業發展行動計劃》中提出,目前我國碳纖維行業存在的主要問題是:與國際先進水平相比,我國碳纖維行業技術創新能力弱、工藝裝備不完善、產品性能不穩定、生產成本高、低水平重復建設、高端品種產業化水平低、標準化建設滯后、下游應用開發嚴重不足等諸多問題。一方面,由于日美企業對其生產的高性能碳纖維嚴格限制對華出口,通用及碳纖維成套技術出口須出口國政府特批,因此,我國高性能碳纖維長期依賴進口,碳纖維行業供需缺口達70%。另一方面,我國低端碳纖維產品擴張盲目,已出現了產能過剩的局面,高端產品研發能力不足,使我國碳纖維企業盈利能力受阻。突破高端技術是縮小國際差距的重要途徑,也是我國碳纖維產業發展的關鍵。
在技術突破上,要想實現彎道提速,就要借鑒發達國家經驗。日本是全球最大的碳纖維生產國,自上世紀50年代就掌握了碳纖維的生產方法,60年代開始生產低模量聚丙烯腈基碳纖維,80年代便成功研制出高強高模T800、T1000等高性能碳纖維。日本在高性能碳纖維領域發展迅速,得益于政府政策的有力推動,也得益于其產業聯盟模式和人才培養方式。政府在政策上給予了大量人力和經費支持,使日本碳纖維行業得以更有效地集中各方資源解決共性問題;日本碳纖維產業聯盟成立較早,成員覆蓋了整個碳纖維產業鏈,通過制定上下游合作的產品質量標準,實現了實現纖維產業低成本和高質量的技術突破;在人才培養方面,以東麗(Toray)為例,全產業鏈的研發人員規模均衡,重視復合型人才培養,其研發團隊人員穩定,核心人員服務時間可達20年之久,并在主導發明的同時傳代新人。
在政策、產業聯盟和人才培養三方面,我國碳纖維產業做的如何呢?
在政策上,近年來工信部及各地方政府積極發布了多項專門針對碳纖維行業發展的政策,在人才培養、資金扶持、技術推進等多方面支持行業發展,2013年底T800級碳纖維研發生產獲中央財政八千萬元支持,2014年初,我國即實現了T800高強度碳纖維的技術突破,政策支持卓顯成效。
2010年我國成立了“碳纖維及其復合材料產業技術創新戰略聯盟”,發展至今已有18家會員企業,企業間建立了長期的戰略合作關系。2014年初,科技部批準成立了“中國碳纖維及復合材料產業發展聯盟”。聯盟涵蓋了碳纖維上下游企業和科研院所共計42家,聯盟的重點工作是技術攻關,重點解決T300級等中低端碳纖維產品的批次穩定性和成本控制問題,加快T700、T800級等中高端纖維產品的產業化,同時,碳纖維產業聯盟成員之間要加強溝通合作,打破體制機制的束縛,深化軍民融合,引導優勢民營企業進入軍品科研生產領域。
我國科研院所和企業多年來注重人才培養和高端人才引進,例如在吉林等多個碳纖維企業集中的區域多次提出人才引進與培養工作方案,但科技人才多集中于科研院所,高端人才仍處于緊缺的局面,這一現象在專利申請上尤為明顯。截至2012年已成功申請專利8154個,占世界專利總量的16.2%,但遠低于日本、美國等技術發達國家。專利申請人以國內高校為主,企業研發實力薄弱。另一方面,高端人才對企業的忠誠度有待加強。我國市場機制靈活,企業人才流動速度很快,企業需要尋找合適的人才激勵方式才能有效減少人才流失。
從以上三方面可以看出,我國雖然技術起點薄弱,但借助成熟企業的發展經驗,加上我國在研發機構數量和規模、人才團隊等優勢,研發技術已有了突破性的進展,但多項舉措仍處于實施階段。從日美等擁有高端技術國家的發展歷程和經驗推斷,中國碳纖維產業的發展需以市場為導向、產學研結合為抓手、政策支持為保障,加快授權專利由高校和科研機構向企業流動的過程,根據產業鏈特點和產品發展階段合理布局技術專利和人才投資,鼓勵外資來華投資,引進國外已有先進技術,快速實現高端碳纖維材料進口向碳纖維技術引進的轉變,從而實現彎道提速,快速追趕國際先進企業的發展步伐。