碳纖維由于其具有高強度、高模量、低密度，且具有良好的導電、導熱、耐高溫、耐腐蝕、無蠕變、線膨脹系數小、電磁屏蔽性能優異等特點，是目前商用價值最高的無機纖維材料之一，已逐漸成為各國高科技領域不可或缺的戰略基礎材料。

目前能實現工業化生產碳纖維前驅體的主要有再生纖維素纖維（粘膠）、瀝青和聚丙烯腈(PAN)。粘膠劑碳纖維因原料調制復雜、產品性能較低，未得到大規模發展；中間相瀝青基碳纖維拉伸模量高，具有良好的導熱、導電性能；而聚丙烯腈(PAN)基碳纖維由于其獨特的結構特點，在熱解過程中較易形成耐熱梯形結構，并經過高溫熱處理過程最終形成完整的石墨片層結構，因此，具有優異的拉伸強度、拉伸模量和力學性能，是目前產量最大的碳纖維品種，占碳纖維總產量的90%以上，作為復合材料增強體，廣泛應用于航空航天、國防軍工、建筑和體育休閑等領域。

碳纖維按生產原料來源分類對比

PAN基碳纖維生產周期長，工藝復雜，生產條件要求嚴格，其原絲是生產高品質碳纖維的技術關鍵，原絲品質缺陷，如表面孔洞、沉積、刮傷以及單絲間黏結等，在后續加工中很難消除，從而造成碳纖維力學性能的下降。國外自20世紀60年代突破聚丙烯腈基碳纖維連續制備技術后，逐步實現了碳纖維工業化規模生產，碳纖維產業長期由日、美巨頭主導，特別是高性能碳纖維由其壟斷。本世紀以來，我國碳纖維產業奮起直追，但是在技術、設備和產品等多方面依舊差距顯著，碳纖維產業的發展需要技術創新帶動的產品性能提升和成本下降，這也是目前我國廣大碳纖維企業及研究者最關心的問題。

PAN 基碳纖維生產流程

7月13日至15日，中國電子材料行業協會計劃在山西省太原市舉辦“2022中國電子材料創新發展（太原）大會”。大會聚焦半導體材料、石英材料、壓電晶體材料、磁性材料、電子陶瓷材料、真空電子材料以及先進碳基材料等電子材料行業熱點領域，而其中由粉體圈承辦先進碳基材料分論壇：“粉體技術主題論壇暨2022年中國先進碳材料產業創新發展（太原）論壇”，我們邀請了來自中科院山西煤化所的劉耀東研究員，將于會議上講解報告《高性能碳纖維制備技術與產業發展趨勢》。

報告將在回顧日美中碳纖維產業發展的基礎上，著重分析近年來日美第三代聚丙烯腈基碳纖維技術和產品的發展現狀及未來趨勢，探討我國在碳纖維技術和產品發展方面面臨的主要問題和可能解決途徑，介紹山西煤化所在碳纖維制備技術創新發展方面做的系統工作，在降低成本與提高性能方面同步發力，為我國碳纖維產業的自主、創新發展做出貢獻。

報告人簡介

劉耀東，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員、課題組長、中科院炭材料重點實驗室副主任，1999和2002分別獲清華大學化學工程系學士和碩士；2010年獲美國佐治亞理工學院高分子、紡織和纖維工程專業系博士；并繼續于佐治亞理工學院材料科學與工程系從事研究科學家工作；2015年以中科院人才計劃就職中科院山西煤炭化學研究所。長期致力于超高性能聚合物纖維、碳纖維的基礎研究和產業化工作，具有豐富的實驗室研發和工程化經驗，采用新型凝膠紡絲技術首次制備兼具高強高模特性碳纖維。榮獲2017屆山西特聘專家、2018屆“三晉”英才拔尖骨干稱號，以及2019年產學研合作創新獎、2020年中國發明協會發明創新獎銀獎。目前已經在JACS、Carbon、Chem Commun、Polym Rev等國際期刊發表SCI論文80余篇，被引用3200余次（H指數27，基于Google Scholar）。

粉體圈會務組

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。