发明灯泡的美国人爱迪生一定没想到，1880年，他用天然纤维素制碳丝灯的方法，撬动了整个世界的新材料科学。
爱迪生更想不到的是，跨域近两个世纪后，这一西方人专门用来卡着中国人脖子的新材料，就藏在中国大爷的钓鱼竿里。
小鱼竿大使命
陈光威决定投入十年来最大一笔投资，从日本引进碳纤维预浸料生产线，生产钓鱼竿。
他的这一决定几乎遭到光威集团全体管理层的强烈反对：3000万，这是光威集团一半多的利润，风险太大！
身边人劝他：“光威现在营收不错，员工每年得到20%左右的分红。你都这个岁数了，没必要再去费那个力。”
日本、韩国的上下游合作伙伴更不看好这个项目：中国公司没有能力经营涉及碳纤维产业的业务，光威一样干不成！
这一年是1997年，陈光威55岁。
十年前，山东省威海市田村镇的陈光威，接手了一家濒临倒闭的镇办工厂。
威海三面环海，是中国钓竿重要生产基地。靠生产玻纤维钓鱼竿，陈光威盘活了工厂。
1995年，光威集团生产出国内第一支自主品牌的碳素钓鱼竿，凭借韧性好、轻便的特点，获得大量订单。
不过，想要量产碳纤维钓鱼竿，并不容易。
以日本和美国为首的主要碳纤维国家，不仅掌握定价权、涨价权，而且供给量小，每个订单都要签发承诺书，保证民用，才能供货。
进口流程复杂，周期长，成本高。这样被卡脖子卡久了，陈光威不甘心：如果能生产碳纤维预浸料，就可以在节约大量成本的前提下，开发出更多型号的钓竿产品。
想要生产碳纤维预浸料，需要进口设备，何其艰难？！
发达国家对出口中国的碳纤维设备和技术有严格限制，但是陈光威不信邪，非要试一试。
陈光威不知道，这一次等待他的，是更大的周折。
当代理方与日本设备制造商完成谈判，签订完合同，进行出口审批时，却遭到美国政府的干预。
又是漫长的周旋和谈判，美国方面最终决定委托邓白氏公司到威海进行调查。调查人员发现，光威的创始人陈光威是个农民，没有军方背景，进口预浸料设备只是为了做钓鱼杆，基于这个原因，出具了第三方评估报告，同时光威做出民用承诺，国家商务部盖章，这笔交易才做成。
1998年12月，这条幅宽为1米的生产线上线生产，成为当时国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线。
碳纤维何以这么金贵？
碳纤维是一种被称为“黑黄金”的新材料，虽然一根只有头发丝十分之一那么粗，但是性能独特，它比铝轻，比钢硬，再加上超强的抗疲劳、耐高温、耐腐蚀性和膨胀系数小等特点，除了可以用在体育器材，也是国防军工的重要战略物资，可以大大提高国防装备的性能。
评价一架飞机、火箭、卫星、飞船、导弹、战斗机的结构先进程度之一，就是碳纤维复材用量。
早在1950年，西方发达国家就开始寻求用于航空的新的耐烧蚀材料、防热材料和结构材料，1959年, 美国联合炭化物公司研制出第一个商品化炭纤维。1961年，日本研发出PAN 基碳纤维。
P A N 基碳纤维以更优的特性迅速成为世界碳纤维的主流。日本成为世界碳纤维总产量最大国家的，其次是美国、英国企业。
在上世纪70年代，美国就在战略导弹和作战飞机中开始使用碳纤维增强树脂材料来减轻重量，提高性能。采用碳纤维制成的导弹比钢质材料的导弹射程大约远1000公里。
美国三叉戟D5就使用了碳纤维复合材料，最大射程11000公里，可搭载多枚核弹头。美国第五代洲际导弹侏儒，三级壳体全部采用IM-7碳纤维增强环氧树脂制作，射程12000公里。
我国东风31弹道导弹由于采用金属材料，据说射程数据大约在8000公里左右。当东风31A洲际弹道导弹采用复合材料改进后，技术指标也得到大幅度提升，达到11000-12000公里射程，从中国北部发射，可以覆盖美国大部分国土，大幅提升了中国的核威慑能力。
不止是军用，在民用航空工业中有一句名言：“为减轻每一克重量而奋斗”。
日本某公司的T800系列碳纤维，是唯一被美国联邦航空管理局批准用于波音777关键飞行部件的碳纤维。
在上世纪60年代，美国就将碳纤维用到了军用飞机的舱门、口盖、整流罩等非承力或承力小的部件。80年代，美国军用飞机应用到尾翼一级的次承力部件。
有数据称，机体结构材料每减轻一磅，便可带来近百万美元的经济效率，机体材料轻量化能够大大降低飞行油耗。国际航协燃油成本大约占航空总成本的26%，而在我国部分航空公司，燃油成本要占到40%。
折戟沉沙30年
中国起步晚了吗？
我国PAN原丝及碳纤维研究工作起步于1962年，客观来说，这个时间点并不晚。
但是，1964年，中国的新型战斗机设计基本完成后，想要一个耐高温高压碳纤维发动机涡轮叶片，仍未能实现。
直到1976年，经过20多家研究所和企业的共同攻关，中国科学院山西煤炭化学研究所第一条国内PNA基碳纤维中试生产线建成， 并生产出I型碳纤维；同年，吉林炭素厂第一条催化法碳纤维生产线也试车。
中国第一次实现从无到有的突破。
遗憾的是，产品不匀率高、毛丝多，力学性能不够，无法用来制备航空航天结构材料，少量碳纤维只能用作航天器的防热材料。
这样的情势下，国家鼓励企业引进碳纤维技术和设备。
但是，钱并不能敲开西方对中国的贸易大门。以美国为首的巴黎统筹委员会对中国禁运和封锁政策。世界各知名碳纤维公司对中国一致的默契是：不转让技术、不出售设备。
1984年，上海碳素厂试图引进美国Hitco碳化设备，但遭到美国国防部的否决。同年，吉林化学工业公司转向技术优势并不明显的英国RK公司，购买了大丝束预氧化炉和炭化炉，但多次试车，炭化炉都开不起来。
1986年，经联合国相关组织批准，“碳纤维及其复合材料的开发应用”项目在北京落地，北京化工学院委托英国RK公司加工制造一套预氧化、炭化中试线。然而，原定3年完成的项目，7年后仍然未能正常运行。
两套设备耗资900万美元，最后当废铁卖了。这中间，有没有阴谋论的成分，谁也说不清楚。碳纤维成为一块“烫手山芋”，研发单位陆续退出。
看一组数据，1998年，世界上炭纤维总生产能力约为一万五千吨左右，我国产能56吨，占世界总产量的0.37％ 。当年台湾省的碳纤维产量是230吨，地广物博的大陆，碳纤维产量只是我国台湾省的四分之一，更别说和世界抗衡了。
事实上，由于质量差，即便是区区56吨碳纤维，也无法满足需要。国防军工和民用迫在眉睫的碳纤维几乎全部依赖进口。
但进口，也并非一件易事。
虽然在1994年之后，巴黎统筹委员会对中国采取的碳纤维封锁政策已经解禁，但实际上，不对中国出口，仍然西方卖家一致的默契。
中国碳纤维30年，蹉跎而过。
与我国不同的是，日本人进藤昭男于1961年研制出PAN基碳纤维后，日本东丽从建立炭纤维试验线到生产线,仅用了三年多的时间。
打破垄断
2000年，中国碳纤维四面楚歌，中国航天航空结构材料所需碳纤维无货可供。
国家战略科学家师昌绪一直忘不掉1964年中国的新型战斗机设计出来后，却研制不出耐高温高压涡轮叶片的事情。
后来在接受媒体采访时，他屡屡提起：“美国人能搞出来的，中国人一定也能搞出来！”
年近八旬的师昌绪找到国家自然科学基金委材料科学部原常务副主任李克健，想和他一起抓抓碳纤维。
李克健听后立马摇头：“这事太复杂！谁抓谁麻烦！”
其实，李克健真正担心的是：师昌绪长期从事金属材料研究，碳纤维并不是他熟悉的领域，况且技术难度大，又是个系统工程。
“我们的国防太需要碳纤维了，不能总是靠进口。”师昌绪说，“如果碳纤维搞不上去，拖了国防的后腿，我死不瞑目。”
李克健被师昌绪打动。
想要重新立项搞碳纤维，就得搞清楚碳纤维搞不上去的原因。但要把这个30年搞不起一个产业的原因说清楚并不容易。
2000年，曾有企业拿同样的碳纤维让三家不同的研究所测试, 却得出截然不同的结果, 对日本东丽的T300级碳纤维测定, 检测结果却只有2.2GPa，也与T300本来的3.0GPa的碳纤维强度完全不同。
也就是说，中国碳纤维经过30年的艰苦攻关后，依然不得入门要领。
2001年1月，师昌绪给中共中央写了一份“关于加速开发高性能碳纤维的请示报告”，得到了中央主要领导的高度重视，这份报告成为业界公认的国产碳纤维逆转的标志性事件，对国家设立碳纤维重点专项起到了决定性作用。
师昌绪力排众议确定原丝主攻方向。2002年2月26日，师昌绪在“863计划”“十五”通气会上提出：“国产碳纤维项目的研发攻关目标要明确，组织形式要创新，要推行联合而不能有‘门户之见’，要支持建立公平、公正、高度透明的‘取样评价体系’。”
这隐约透露了“863计划”将向民营企业敞开。
彼时，山东半岛最东边的光威集团已经生产出碳纤维原丝，时任威海市科技局科研管理科科长孙玉忠通过各种渠道向科技部推荐光威项目。
2003年上半年，包括光威在内的6家单位参与了测评。《在人生道路上：师昌绪自传》一书中，师昌绪回忆：“威海一家生产钓竿的民营企业开始自主生产碳纤维，在不太长的时间内就生产出了碳纤维，要求加入‘十五’碳纤维攻关集体。在取样测试后，果然通过了T300所规定的各项指标。”
由于光威碳纤维的性能名列前茅，被临时追加进“304专项”项目组，获得了资金支持。
2004年，师昌绪亲自去光威集团考察、指导。就像两个平行宇宙的同道人，师昌绪和陈光威终于在碳纤维产业荜露蓝蒌的40年后，艰难握手。
在师昌绪院士的推荐下，光威获批建立“碳纤维制备及工程化国家工程实验室”。依靠国家实验室，光威复材技术创新驶入快车道，获批国家认定企业技术中心独创了种兼具T700碳纤维的高强和T300级碳纤维优异表面结构性能的新碳纤维品种—GQ4522，技术达到国际先进水平。
21世纪的第一个10年，国产碳纤维的发展历史很大一部分与光威碳纤维的发展历史重合。当然，航空航天需求的牵引，对光威碳纤维产业发展的促进作用是巨大的。
而这也是一段师昌绪和光威的故事。
受2005年台海局势等诸多因素影响，中国进口碳纤维的渠道几乎完全被阻断。由于碳纤维供货短缺，导致用在我国某型号军机面临重新设计的风险，在这样严峻的形势下，师昌绪推荐了光威集团。
光威集团从民用碳纤维起家，想要应用于航空领域，是巨大的考验。光威需要像爱迪生不断尝试电灯灯丝一样，持续地累积、尝试，直至达到要求为止。
光威集团用了六年多时间，从碳纤维生产出来到把碳纤维复合材料装到飞机上，元件级试验就得做1400多次，许用值试验1000多次。需要进行连接、拉伸、剪切等，然后是盒段级验证，最后是全机验证。到2008年进行装机评审时，光威仅有效数据就积累了3万多个。
2012年6月，以“国产碳纤维航空应用研究和工程化验证”项目技术鉴定会为标志，光威生产的碳纤维在我国航空领域应用验证取得了里程碑式的胜利，使光威碳纤维应用在了整个军工领域。随后，多型歼击机、系列直升机，特别是“大运”等国产运输机开始进入装机阶段。
至此，我国在碳纤维领域面临的“卡脖子”难题终于被破解。
光威就像突然冒出来的“搅局者”，填补了国内空白，改变了世界碳纤维格局，中国也因此被誉为全球碳纤维国家中的“第三极”。
西方国家长达40年的垄断被撕破，部分进口碳纤维的价格下调了三分之二。有专业人士算了一笔账：按照我国每年进口2.2万吨的数量计算，打破垄断后一年就可以为国家节省外汇约50亿元。
2017年，光威集团旗下光威复材登陆创业板，2020年，光威复材营收21亿，归母净利润超过6亿元，具备自主知识产权的系列碳纤维产品涵盖上下游全产业链。
目前，国内除了光威集团，还有康得集团、神鹰集团、精功集团、江苏恒神、吉林碳谷等，这些企业市场占有率超过国产碳纤维的八成，带动我国碳纤维及其复合材料的全产业跃进。
在国际碳纤维领域，中国终于有自己的一席之地。曾经让师昌绪念念不忘的涡轮叶片，如今已经生产数十万个，没有出过一起质量问题。
英国作家奥斯汀在《傲慢与偏见》说：当你看到一枚硬币的正面时，永远要想到它的反面。虽然，中国碳纤维逆袭之路异常艰辛。
小纤维撬动大产业
围绕碳纤维展开的国际较量，远未结束。
中国商飞的大型客机与波音、空客的竞争，就是一场碳纤维带来的减重竞争。空客A350、波音787，碳纤维复核材料比例达到50%以上，中国商飞新研制的C919机型刚刚达到30%左右，中俄联合研制的 C929 预计将达到 50%。
我国第四代战斗机、新一代大型运输、新型武装直升机、无人机等，结构机身、机翼等部件采用了大量的碳纤维复合材料。光威复材研制的T700碳纤维，也成功通过了在火箭发动机机舱上的实验。
有研究表明，碳纤维增强聚合物材料车身重172kg，而钢制车身质量为368kg，减重约50%。如果碳纤维被广泛用在汽车，油耗将大幅度降。对于碳达峰窗口期的中国来说，降低油耗，对减碳意义重大。
显然，碳纤维的竞赛，已远远超出了军事领域。
《中国制造2025》明确的重点领域，高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、生物医药及高性能医疗器械等都将有碳纤维的参与。
对于中国这样一个制造业大国来说，碳纤维撬动的，是产业大升级。
几年前，中联重科80米碳纤维泵车刷新最长泵车吉尼斯世界纪录，为混凝土施工带来更大施展空间，寿命长达20年，大大超过传统高强钢板的使用时间，这离不开中联重科自有专利碳纤维臂架技术。
可以预见，未来，还会有无数领域，被碳纤维重塑格局。
2018年我国碳纤维的总需求31000吨，实现超高速的增长。但是另一个值得注意的数据是：在中国超过3万吨的总需求中，进口量为22000吨，占总需求的71%，国产纤维供应量仅仅占总需求的29%。
一句话：无论是进口还是国产纤维，在中国都供不应求。
另一个颇有压力的消息是：日本东丽已经研究出T2000级别碳纤维，强度达到60GPa，是T1000级碳纤维强度的十倍，而我国的T1000级碳纤维刚刚投入量产。
也就是说，日本东丽仍然是世界上高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。
这个差距足以让我们在乐观中保持冷静。
（图片源自网络，不为商业用途，未能核实版权归属，如有侵犯，请作者与我们联系。）
参考素材：
《碳纤维开发与原丝质量》 爱学术
《我国聚丙烯睛基碳纤维发展的回顾与几点建议》 爱学术
《师昌绪：我就是爱管闲事》 东南早报
《中国成功研制T800碳纤维赶超日本 不止一代人的努力》 观察者网
《师昌绪与中国碳纤维研究》 科学时报
《民族之光：陈光威传》 陈润、谢再红、邱恒明
《新型东风31AG洲际导弹现身朱日和 射程超1万公里》 央视新闻
