武汉团队让“黑黄金”碳纤维上新 打破国外技术封锁！碳纤维，这种被誉为“黑黄金”的新材料，重量轻却强度极高，能够承受相当于两架飞机的重量。它广泛应用于从运载火箭、民航飞机到高档羽毛球拍和钓鱼竿等各种产品中。

由于生产技术复杂且长期受制于国外封锁，国内碳纤维产业的发展一直受限。最近，武汉理工大学领导的一个科研团队在高性能大丝束碳纤维领域取得了重大突破，成功打通了从原材料到下游制品的全产业链关键技术，构建了自主可控的技术体系和应用生态，为我国战略新材料的高质量发展奠定了坚实基础。

一根只有头发丝八分之一粗细的黑色丝线，将4.8万根这样的丝线交织在一起，就形成了厚度不足1毫米、宽度约13毫米的大丝束碳纤维。这种材料不仅强度远超钢铁，还具有耐腐蚀和耐高温的特点。单束碳纤维可以吊起1吨重量，同时自身非常轻且韧性极佳。

在汽车制造中，大丝束碳纤维的强度是钢的7至9倍，但密度仅为钢的四分之一。使用它制作车身、底盘和内饰等部件，可以使整车减重30%至50%，从而降低油耗并提升续航能力。当用于飞机机身、机翼和尾翼等主承力结构时，可使飞机减重20%至40%，飞行距离更远。此外，大丝束碳纤维还具有抗疲劳和耐腐蚀性，减少了维护频率和成本。在风电叶片中，它可以增强叶片的抗弯曲和扭转变形能力，提高抗台风能力和发电效率。

过去，我国碳纤维产业主要以单束1000至12000根的小丝束为主，生产成本高且价格昂贵，限制了其规模化应用。而由单束4.8万根以上纤维构成的大丝束碳纤维性价比更高，在同等性能下，摆脱了小丝束碳纤维价格高的局限。目前，全球对大丝束碳纤维的需求已超过小丝束碳纤维，成为普及应用的主流趋势。然而，相关技术长期受制于国外封锁，国内面临性能低、生产稳定性差和下游配套不足等问题。

通过自主创新，武汉理工大学团队突破了干喷湿纺制备技术和成套装备，实现了48K高性能（T700级）大丝束碳纤维的稳定量产。拉伸强度显著提升，成本降低了约20%。过去被严格封锁的成套装备，如今已完全自主可控。

攻克原材料只是第一步。研究团队还在复合材料应用环节进一步攻克了大丝束碳纤维复合材料在成型过程中性能“缩水”的难题，研发出低黏度、高浸润性的树脂体系，并根据不同应用需求赋予耐高温、防腐蚀等功能，确保大丝束复材在加工过程中性能稳定可靠。

该技术已应用于航天火箭发动机壳体、航空无人机舱段、船舶无人艇壳体、轨道交通货运车辆顶盖、高端机床碳纤维传动轴等五类产品，均通过关键性能验证，具备量产条件。未来将继续推进大丝束碳纤维在航空航天等关键领域的应用，并加强下游配套建设，形成产业集群效应。

机床加工零件时，主轴转得越快、越稳，加工精度和效率就越高。最初使用的钢制主动轴难以满足更高转速需求。十多年前开始采用小丝束碳纤维轴，虽然提升了机床的转速和效率，但进口价格高、周期长，核心制备工艺仍被国外企业垄断。

作为制造机器的“机器”，工业母机是国家重器的基石，关键核心零部件必须实现自主可控。近年来，武重集团与武汉理工大学团队密切合作，创造性地开展大丝束碳纤维主传动轴的研发应用，采用48K大丝束碳纤维进行轴管制备，并通过简化编组流程、优化工艺参数，既保留了小丝束碳纤维轴质量轻、刚性高的优势，又在工艺效率上实现了质的飞跃，实现了制备工艺的全自主可控。

在应用测试中，大丝束碳纤维主传动轴表现出色，主要应用于龙门铣床、镗床等工业母机的滑枕部件，承担主轴高速旋转传动功能。在空运转测试及切削试验中，完全满足使用要求甚至超越现有水平，可替代国外中高端小丝束碳纤维轴管使用。未来将进一步与武汉理工大学合作，推广大丝束碳纤维主传动轴的系列化设计与应用。