1959年，日本人發(fā)明了用聚丙烯腈為原絲加張力牽伸制造碳纖維的方法，成為當前的主流產(chǎn)品，制造技術主要掌握在日本及美國的少數(shù)公司手中。中國用聚丙烯腈為原料生產(chǎn)碳纖維的研究始于1962年，起步可謂不晚，但長期未取得實質(zhì)性進展。由于碳纖維在航天航空等國防工業(yè)中有重要用途，西方國家將其視為軍用物資，對中國 “禁運” ，更不轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術。 20世紀70年代，美國在戰(zhàn)略導彈和作戰(zhàn)飛機中開始使用碳纖維增強樹脂材料，使得武器性能大幅提高。我國國防科技系統(tǒng)認定，我國戰(zhàn)略武器和軍用飛機采用樹脂基復合材料代替金屬也勢在必行。

 

　　1975年由當時的國防科委主任張愛萍親自主持召開了一次專題會議，部署國內(nèi)碳纖維研究工作，由國家計委安排500萬元資金做啟動費，制定了10年發(fā)展規(guī)劃，組織了原絲、碳化、結(jié)構(gòu)材料、防熱材料、測試檢驗技術5個 “攻關組” ，安排20多家研究和企業(yè)單位參加，如由吉林化學工業(yè)公司研究院、吉林遼源石油化工廠、蘭州化學工業(yè)公司化纖廠、上海合成纖維研究所采用不同溶劑路線研發(fā)聚丙烯睛（PAN）原絲，上海合成纖維研究所、吉林、上海、蘭州、撫順4家碳素廠、山西燃化所、中科院化學所等負責碳化技術研究，另外還安排了織物和材料應用研究。這次會議對促進中國碳纖維研究起到了重要推動作用，調(diào)動了研究人員和企業(yè)為國防建設做貢獻的熱情。各單位陸續(xù)生產(chǎn)出不同質(zhì)量的原絲和碳纖維，雖然其力學性能較差、穩(wěn)定性不好，但畢竟解決了有無問題，并成功用于某些型號的非結(jié)構(gòu)件。

 

　　1978年5月，國家科委恢復，碳纖維轉(zhuǎn)由科委為主管理，我由當時的石化部調(diào)國家科委二局新材料處，主管碳纖維項目。新材料處把碳纖維視為重中之重，花了很大精力和經(jīng)費，力圖把碳纖維質(zhì)量抓上去，先后會同國防科工委等召開了多次會議。據(jù)不完全統(tǒng)計，從1975至1981年底，中央各部委共投入到承擔碳纖維原絲、碳纖維制品等的民用研制長所的資金約2600多萬元，共建設廠房、試驗室20000多平方米。建成PAN原絲試制動力約50t/a，碳纖維長絲的試制能力1.5～2.0t/a，大體滿足了國防急需。但碳纖維質(zhì)量雖有所提高，卻一直難以有大的突破，特別是不勻率高、毛絲多，力學性能也上不去，和日本產(chǎn)品質(zhì)量差距越拉越大，而成本卻遠高于日本產(chǎn)品。由于質(zhì)量達不到起碼要求，無法用以制備大量需要的航天航空結(jié)構(gòu)材料。

 

　　由于碳纖維研究陷入困境，各單位把希望轉(zhuǎn)向引進國外先進設備和技術。 1984－1985年，國家科委鼓勵引進國外先進技術，承諾將給予資金支持。 1984年，冶金部支持上海碳素廠試圖引進美國Hitco碳化設備，最終被美國國防部否決。吉林化學工業(yè)公司經(jīng)過調(diào)研、詢價，世界各知名碳纖維公司均囿于 “巴黎統(tǒng)籌條約” 限制，不轉(zhuǎn)讓技術、不出售設備，只有英國RK公司同意出售大絲束預氧化爐和炭化爐，經(jīng)過談判、考察，最終以450萬美元購買了生產(chǎn)能力為100t （12K） /a碳化設備及相應測試儀器，按當時匯率折合2731萬元。國家科委按承諾給了250萬美元額度指標和895萬元，化工部給了200萬美元額度指標，吉化公司自籌1836萬元，工程最終決算約為3000萬元。 1990年經(jīng)多次試車，預氧化爐尚可，炭化爐始終開不起來。

 

　　1986年，聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）和聯(lián)合國工發(fā)組織（UNIDO）批準在北京設置 “碳纖維及其復合材料的開發(fā)應用” 項目，由北京化工學院和北京航空材料研究所共同承擔，總經(jīng)費共250萬美元,其中中國政府分攤150萬美元。北京化工學院經(jīng)調(diào)研，同樣除英國RK公司外，沒有廠家愿意出售，最后由北京化工學院提供工藝參數(shù)，委托英國R K公司加工制造一套10t級（12K）預氧化、炭化中試線，加工費56萬美元。項目歷經(jīng)磨難，幾次因 “可能有用于軍事” 而險些遭到封殺，原定3年完成的項目拖了7年，1993年6月才勉強 “驗收” ，實際上并未能正常運行。

 

　　2套引進設備均未能正常運轉(zhuǎn)，所謂的外國專家也無能為力，引進單位有苦難言，十幾年后都當廢鐵賣了。具有較高技術水平的碳纖維公司，無論從政治角度還是商業(yè)角度都不可能向我國轉(zhuǎn)讓技術或出售設備。同意轉(zhuǎn)讓技術、出售設備的大多是一些小公司，其技術水平雖總體上高于中國，但技術偏低，甚至不過關，無先進性可言。RK碳化設備就有許多技術沒有解決好。吉化公司和北京化工大學缺乏大規(guī)模改造設備的技術實力，又因要保密，限制系統(tǒng)外專家介入，加上資金嚴重短缺，只好被迫 “交學費” 。

 

　　在幾十年的風風雨雨中，盡管也取得了多方面成績，但一個嚴酷的事實是：碳纖維技術沒有根本性突破，碳纖維產(chǎn)業(yè)沒有建立。這在我國新材料研發(fā)中是為數(shù)不多的失敗案例。雖然國防事業(yè)迫切需要，但一連串的失利嚴重挫傷了各方面的信心，國家各部門在20世紀后期的10多年內(nèi)都不愿或不敢大量投資，使碳纖維演研發(fā)成為一塊令人望而生畏的“燙手山芋”，碳纖維人嘗到了太多的酸甜苦辣，對此我深有體會。

 

　　師昌緒院士呼喚中國碳纖維的新世紀

 

　　大約是2000年初，師昌緒先生問我 “是否了解碳纖維？” 師先生對我說，中國的碳纖維上不去，影響國防科技和高新技術發(fā)展，關系到國家安全，不搞上去不行。中國的材料科技工作者解決了國防需要的成千上萬種新材料，碳纖維制備技術不能突破，是材料科技工作的重大失誤。師先生還說，他已近80歲了， 80歲以后要少管點事，但想抓一抓碳纖維，碳纖維上不去，國防安全無保證，將死不瞑目。他希望我“找?guī)讉€熟悉情況的人，認真研究過去碳纖維搞不上去的原因和今后應該怎樣去做。 ”

 

　　師先生長期從事金屬材料研究，碳纖維是師先生所不熟悉的領域，而且是一項技術難度很大的系統(tǒng)工程。師先生在快80歲的時候 “想抓一抓碳纖維” ，體現(xiàn)了他憂國憂民的崇高精神境界，國家需要是師先生的最高人生目標。師先生的精神和勇氣深深打動了我，當即表示愿意當師先生的助手，協(xié)助抓好碳纖維。師先生的意見得到當時科技部高新司石定寰副司長、材料處馬燕合處長、八六三計劃新材料領域首席科學家石力開等同志的支持，決定在八六三新材料領域立軟課題 “聚丙稀腈基碳纖維發(fā)展對策研究” ，成立了以師昌緒為組長的軟課題組，日常工作由我負責。師先生的呼吁也得到了總裝備部、國防科工委、國家計委、中國科學院、國家自然科學基金委員會相關司局以至各部委高層領導支持，由此可見師先生在科技界影響之大，威望之高。

 

　　2000年師昌緒先生提出要抓碳纖維時，正是碳纖維研發(fā)處于最困難的低谷時期，只有吉化公司、吉林碳素廠和北京化工學院還在 “慘談經(jīng)營” ，維持小批量供貨，其他研發(fā)單位基本退出了這一領域。

 

　　師先生和各部委的同志都把 “說清碳纖維上不去的原因” 視為重新立項的前提條件，當時馬燕合處長還很大度的表示，涉及科技部工作中的錯誤和失誤，盡管放開講，這有利于未來的工作。但要說清楚碳纖維搞不上去的 “原因” 并不容易。我組織專家撰寫分析文章，羅益鋒、趙稼祥、蔡華蘇和張復濤的3篇文章在《材料導報》2000年第4期和第5期上發(fā)表，以編輯部名義寫了短評 “總結(jié)過去，展望未來” ，核心內(nèi)容是以總結(jié)過去為切入點，找準我國碳纖維研制失誤的原因，以求在今后避免。短評由我起草，師先生逐句修改。但要深入總結(jié)碳纖維的失誤和教訓是困難的，一是原因復雜，涉及多個方面，不容易說清；二是涉及具體單位、人員，中國文化的 “含蓄” 性決定了難以暢所欲言。發(fā)表的3篇文章都沒有把原因說透，為此，師先生認為有必要開一次研討會，專門總結(jié)經(jīng)驗教訓，以加深認識，同時擴大影響，利于今后碳纖維立項。 2000年8月28日，國家高技術計劃新材料領域?qū)＜椅瘑T會、中國人民解放軍總裝備部先進材料技術專業(yè)組、《材料導報》編輯部北京分部聯(lián)名在京召開 “聚丙稀腈基碳纖維發(fā)展對策研討會” ，會議主題是 “總結(jié)過去，展望未來——為中國碳纖維事業(yè)出謀劃策” ，來自全國各地的30個單位、 50多位代表出席了會議，科技部、總裝備部、國防科工委、國家自然科學基金委均派人參加。會議反映出對歷史教訓的不同認識，在對諸如成績估計、決策失誤、部門分割、資金使用、創(chuàng)新能力以及原絲的重要性等方面均有不同見解，主要原因是不愿意本人或本單位的工作得不到肯定或受到批評。但對歷史教訓仍取得4點共識，即對碳纖維的重要性和技術難度缺乏正確估計；投資嚴重不足，使用嚴重不當；形不成國家攻關隊伍；缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新環(huán)境。我以為雖然深度不夠，達不到科技部要求，但也大體反應了實際狀況，再說過多的話，可能會影響隊伍團結(jié)。會議最終形成的 “會議紀要” 于9月上旬報送各有關部委?！恫牧蠈蟆?000年第11期又發(fā)表了吳人潔等7篇會議發(fā)言。在此基礎上，師先生又領導我們繼續(xù)完成了《聚丙稀腈基碳纖維發(fā)展對策研究報告》和《我國聚丙稀腈基碳纖維及原絲研制、生產(chǎn)單位概況》，于2000年12月報送各部委。至此軟課題宣告結(jié)束。

 

　　以上工作對碳纖維爭取 “十五” 研究經(jīng)費起到重要作用，但師先生認為火候還不夠，還要繼續(xù)努力才能確保“十五” 研究經(jīng)費的落實。 2000年12月27日，師先生邀請有關部委同志在中國工程院開座談會，圍繞 “十五” 碳纖維研制目標、研究體制和經(jīng)費來源進行座談。出席會議的是有關部委的司局長或處長。會議進行了深入討論，關于經(jīng)費來源，會上分析了各種方案，大家都支持由師先生給中央領導寫信，認為對于經(jīng)費落實會有促進作用，關于體制問題，大家都認為很重要，曾提到要集中優(yōu)勢力量，打破單位界線，組織國家隊，研制單位控制在2 ～3家，建立競爭機制，采用課題制，設立專家小組等。

 

　　2001年1月，師先生給江澤民主席寫了 “關于加速開發(fā)高性能碳纖維的請示報告” 。 “江辦” 將報告批轉(zhuǎn)到國家計委和科技部等部門，產(chǎn)生較大影響，對以后的經(jīng)費落實起到了決定性影響。

 

　　2001年師先生親自對碳纖維做了許多調(diào)查研究。 2001年9月25日科技部高新司在京召開 “PAN高性能碳纖維研制與開發(fā)戰(zhàn)略研討會” ，師先生全程參加2天會議，仔細聽取大家發(fā)言，并發(fā)表了多方面的意見，如師先生強調(diào)了基礎研究和纖維質(zhì)量穩(wěn)定的重要意義，強調(diào)實驗室成果必須經(jīng)中試放大考驗后才能產(chǎn)業(yè)化，提出要加強原絲、碳絲表征、測試技術研究。根據(jù)大家的意見，師先生同意將 “十五” 目標做適當調(diào)整。

 

　　2001年10月科技部決定設立碳纖維專項， 11月遴選組成了專家小組，由中科院化學所副所長徐堅任組長，北京化工大學徐華任副組長。 2002年2月26日科技部高新司召開八六三計劃新材料領域 “十五” 安排通氣會，師先生針對碳纖維專項再次提出：一是目標要明確，二是組織形式要創(chuàng)新，要推行聯(lián)合，不能有門戶之見，不能形成 “瓜分體制” ，支持建設高水平的分析測試平臺，支持建立公平、公正、高透明的取樣評價體系。為了確定碳纖維研究目標，師先生決定再召開一次通氣會，把國防部門請來，共同把一下關， 2002年3月6日會議在基金委員會召開，徐堅匯報了專家組制定的 “戰(zhàn)略目標論證報告” 后，吳世平、才鴻年、賀守華等同志提出了很中肯的意見，主要有以下幾點：纖維的質(zhì)量和價格都要有約束，要考慮經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)；目標要集中，要在原絲和高性能上下功夫；有質(zhì)量和價格優(yōu)勢的品種，要做重點；要吸收優(yōu)秀人才，引入競爭機制，參加單位不能太多，避免分散等。 2002年3月9日，專家組在太原開會，最后修改審定 “十五戰(zhàn)略目標” ，徐堅同志傳達了通氣會的意見，并按此對戰(zhàn)略目標做了若干重要修改。回想起來，師先生主持的 “通氣會” ，可以說是在關鍵的時間討論了關鍵問題，提出了關鍵意見，對 “十五” 研究方向產(chǎn)生了重要影響。

 

　　師先生考慮問題歷來是既想到當前又看到未來。當技術研發(fā)經(jīng)費塵埃落定后，師先生又考慮怎樣加強基礎研究，為 “十五” 之后更高性能碳纖維的持續(xù)發(fā)展做準備。為此，師先生出席各種會議，多次聽取匯報，關注著每個細節(jié)，撲捉每個機會。師先生指示我要探討研究關鍵科學問題，尋找物色學術帶頭人，了解可能的經(jīng)費來源。師先生2002年11月12日給基金委領導些了建議報告，得到積極支持。2003年1月17日，國家自然科學基金委員會批準碳纖維2個重點項目，由“宏觀調(diào)控經(jīng)費”資助。2005年碳纖維項目被批準為國家重大基礎研究項目（九七三項目），獲得了寶貴的基礎研究經(jīng)費。

 

　　當我國碳纖維技術取得進展，產(chǎn)業(yè)化起步后，師先生立即把國產(chǎn)碳纖維應用提上日程，努力支持開展相關應用研究，并為此爭取專項經(jīng)費，取得重要成績。

 

經(jīng)過科技人員多年的艱苦努力，我國碳纖維技術已取得重大進展，雖然還有諸多問題有待攻克，但我們已經(jīng)可以不再受制于人。進來，中國大地掀起碳纖維投資熱，國有、民營一起上，都要爭奪碳纖維市場的蛋糕。雖然這一投資人帶有盲目性，筆者并不贊成，但可以預料：未來的10年將是中國碳纖維產(chǎn)業(yè)騰飛的時期。看到這些成績，我認為師昌緒先生作出了重大貢獻，他是促進中國碳纖維事業(yè)發(fā)展的靈魂，是他喚來了中國碳纖維的新世紀！