歷兩代人心血，助推國(guó)產(chǎn)碳纖維快速應(yīng)用

山東大學(xué)千佛山校區(qū)位于千佛山風(fēng)景名勝區(qū)的北部，站在連接南北兩院的天橋上，可以看到熙熙攘攘的車輛，也能盡覽景區(qū)的四季。

而這個(gè)校區(qū)的底色和氣質(zhì)里不止有秀美，還充滿了科技風(fēng)。我國(guó)碳纖維三大重要研究機(jī)構(gòu)之一——山東大學(xué)碳纖維工程技術(shù)研究中心就隱于其中。

1992年，留英博士蔡華甦教授回國(guó)后，便毅然在山東工業(yè)大學(xué)（后并入山東大學(xué)）開(kāi)始著手籌建山東省碳纖維工程技術(shù)研究中心（下稱“山大碳纖維中心”）。當(dāng)時(shí)，沒(méi)有誰(shuí)能想到那個(gè)捉襟見(jiàn)肘、只有六七個(gè)人員的小辦公室，會(huì)在碳纖維國(guó)產(chǎn)化的歷史進(jìn)程中，留下濃墨重彩的一筆。

近30年過(guò)去了，當(dāng)年由蔡華甦老教授一手創(chuàng)建的山大碳纖維中心已經(jīng)傳到了第二代管理人朱波教授手上，山大碳纖維中心也發(fā)展成國(guó)內(nèi)三大知名碳纖維研究中心之一，且在相當(dāng)程度上引領(lǐng)了我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)向。

蓽路藍(lán)縷，兩代人丹心鑄“絲”

近百年來(lái)，有一群人，放棄了國(guó)外優(yōu)厚的待遇，毅然回國(guó)將身心投入到未知的科學(xué)領(lǐng)域里，用智慧和汗水不斷拓展人類知識(shí)的邊界，推進(jìn)中華文明的發(fā)展進(jìn)程。

錢學(xué)森、鄧稼先、華羅庚、師昌緒……這些被寫入課本的閃亮名字，連同愛(ài)國(guó)、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)、育人等關(guān)鍵詞一起，融入一代又一代學(xué)子的血脈中，構(gòu)筑起他們成長(zhǎng)路上的精神底色。

蔡華甦和朱波，如同他們的前輩一樣，幾十年來(lái)，書寫了碳纖維國(guó)產(chǎn)化發(fā)展史上一段令人動(dòng)容的故事。

1988年，時(shí)年50歲的蔡華甦教授正在山東工業(yè)大學(xué)當(dāng)教師，但不服老的他發(fā)奮自學(xué)英語(yǔ)，通過(guò)相關(guān)考試后，作為一名訪問(wèn)學(xué)者到英國(guó)皇家空軍進(jìn)行斷裂力學(xué)研究。在為期一年的交流學(xué)習(xí)中，他深切感受到國(guó)內(nèi)外的差距，也正是在這時(shí)，他接觸到碳纖維。

年齡并沒(méi)有成為蔡華甦向科技高峰邁進(jìn)的阻礙。1989年，51歲的蔡華甦放棄回國(guó)，并開(kāi)始攻讀博士學(xué)位。1992年，這位兩鬢已有銀絲的54歲中國(guó)老講師在英國(guó)以高水平取得博士學(xué)位，修正了一個(gè)斷裂力學(xué)理論，并獲得英國(guó)女皇嘉獎(jiǎng)。

他拒絕了來(lái)自英國(guó)的高薪挽留，毅然回國(guó)，憑著滿腔的愛(ài)國(guó)情懷，在“老東家”山東工業(yè)大學(xué)徒手創(chuàng)建山大碳纖維中心。

當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)還未認(rèn)識(shí)到碳纖維對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的意義，碳纖維研發(fā)還停留在60年代的技術(shù)水平。而國(guó)外早已將碳纖維運(yùn)用到軍機(jī)、導(dǎo)彈等大量軍工項(xiàng)目中。

碳纖維制備技術(shù)被國(guó)外牢牢把握，嚴(yán)格限制對(duì)外出口，沒(méi)有樣本，沒(méi)有任何支持。這就是蔡華甦教授當(dāng)時(shí)面臨的情況。拿著1萬(wàn)塊錢科研啟動(dòng)費(fèi)，蔡華甦在一個(gè)十來(lái)平米的小房間里，帶著六七個(gè)人就這樣開(kāi)始了碳纖維的研究。

此時(shí)，熱能工程專業(yè)畢業(yè)的朱波博士剛好被分配到山東工業(yè)大學(xué)進(jìn)行任教。

由于碳纖維工程中心在研究碳纖維時(shí)需要用到加熱設(shè)備，1994年，朱波博士就這樣自然而然地參與到碳纖維項(xiàng)目中來(lái)。“當(dāng)時(shí)我就這樣上了‘賊船’，一直到現(xiàn)在。”朱波笑稱道。

“在1992-2000年這8年里，是山大碳纖維中心發(fā)展最艱難的時(shí)候，先后有三波研究人員陸續(xù)離去?！敝觳ū硎荆瑸閷ふ业礁m合山大碳纖維中心發(fā)展的路徑，他在蔡華甦教授的屬意下遠(yuǎn)渡日本，以期能從日本這個(gè)碳纖維強(qiáng)國(guó)學(xué)到一些精髓。

2000年，山東工業(yè)大學(xué)正處于被并入山東大學(xué)的歷史時(shí)刻，而蔡華甦教授也面臨即將退休卻后繼無(wú)人的境遇。

“當(dāng)時(shí)研究經(jīng)費(fèi)只能勉強(qiáng)維持半年，年輕人都不愿意接手這個(gè)攤子，眼看中心就快關(guān)門了?！毙蝿?shì)之下，蔡華甦教授盯上了女婿朱波。

“在日本學(xué)習(xí)一年，連碳纖維一根絲都沒(méi)見(jiàn)到過(guò)，我當(dāng)時(shí)是在岳父的期盼中從日本回來(lái)的?！本瓦@樣，對(duì)留學(xué)還略存遺憾的朱波接過(guò)蔡華甦教授手中的重任。

“因技術(shù)轉(zhuǎn)移和科研經(jīng)費(fèi)補(bǔ)充需要，實(shí)驗(yàn)室唯一的一條碳化線也被轉(zhuǎn)讓出去了，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)沒(méi)有打仗的武器了?！睕](méi)有資金支持、科研難度加大、人才凋零。。.。。.。面對(duì)這些困難，朱波開(kāi)始思考如何把山大碳纖維中心運(yùn)營(yíng)起來(lái)。“當(dāng)時(shí)我就下定決心，中心要運(yùn)營(yíng)下去一定不能依賴國(guó)家的經(jīng)費(fèi)支持?！?/p>

為解決資金問(wèn)題，剛回國(guó)的朱波就拉來(lái)一家煤礦企業(yè)，就柔性連續(xù)碳纖維抽油桿科研成果轉(zhuǎn)讓進(jìn)行談判，并最終獲得100萬(wàn)元的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)。

“巨款”到手的第一時(shí)間，朱波就宣布要將這筆錢用于給山大碳纖維中心添置科研設(shè)備?！邦A(yù)留20萬(wàn)元用于科研人員的工資和日常開(kāi)支，其余的80萬(wàn)我都拿去自主開(kāi)發(fā)碳化裝備了?！敝觳▽?duì)自己談成的第一個(gè)“大單”印象深刻。

為籌集資金，朱波還發(fā)動(dòng)中心其他研究員想方設(shè)法與企業(yè)合作。“只要我們能做的，非碳纖維的相關(guān)項(xiàng)目也接，有次給某個(gè)企業(yè)開(kāi)發(fā)一款盲人打字機(jī)打字片，只有3000塊的費(fèi)用，我們也接了?！?/p>

另一方面，缺乏專業(yè)人才也是山大碳纖維中心當(dāng)時(shí)的困境之一。在做碳纖維開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目時(shí)，中心有時(shí)只能外聘技術(shù)人員做技術(shù)支持。

20年轉(zhuǎn)瞬而過(guò)，但對(duì)山大碳纖維中心來(lái)說(shuō)，這是一段漫長(zhǎng)的征程，也是一個(gè)不斷積累的過(guò)程。

如今，山大碳纖維中心已發(fā)展成擁有80余位專業(yè)人才的國(guó)家級(jí)研究中心。在技術(shù)方面，山大碳纖維中心完成了原絲、碳化、碳纖維制品等多方面的科研積累，建成了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的高性能碳纖維及其原絲實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，研制出了性能相當(dāng)于T1000以上水平的碳纖維及其原絲。

十年磨一劍，用產(chǎn)品贏得行業(yè)尊重

2001年，碳纖維被列入國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃。2006年，我國(guó)進(jìn)入“碳纖報(bào)國(guó)”熱潮的鼎盛時(shí)期，國(guó)內(nèi)一批批碳纖維企業(yè)、碳纖維企業(yè)家如雨后春筍般站了起來(lái)。

此時(shí)的山大碳纖維中心已經(jīng)度過(guò)了最艱難的時(shí)期，并抓住我國(guó)碳纖維企業(yè)高速發(fā)展這一歷史機(jī)遇，將其積累了近十年的科研成果陸續(xù)轉(zhuǎn)化。

早在2004年，美國(guó)一家公司通過(guò)遠(yuǎn)東電纜在美國(guó)推出碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線（下稱“碳芯導(dǎo)線”）時(shí)，朱波他們就注意到這一碳纖維新型高端產(chǎn)品應(yīng)用。

2006年，當(dāng)河北硅谷化工有限公司提出想就碳纖維生產(chǎn)與山大碳纖維中心合作時(shí)，朱波建議道，“做碳纖維必須要配套做碳纖維制品，明確產(chǎn)品的下游應(yīng)用領(lǐng)域，你們才能走得更遠(yuǎn)。”

另一方面，從市場(chǎng)前景來(lái)看，隨著我國(guó)工業(yè)的迅猛發(fā)展，電力增容擴(kuò)容劇增，每年新增導(dǎo)線需求達(dá)80-100萬(wàn)千米，因此電網(wǎng)建設(shè)對(duì)新型導(dǎo)線需求非常迫切。

基于此，雙方一拍即合，2007年，朱波率隊(duì)在河北硅谷全面啟動(dòng)千噸級(jí)兩步法干噴濕紡制備高性能碳纖維的同時(shí)，協(xié)同開(kāi)展了碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線項(xiàng)目的研發(fā)。2009年1月8日，山大碳纖維中心研發(fā)的碳芯導(dǎo)線在北京500KV超高壓線路掛網(wǎng)，開(kāi)始批量投入使用。

與此同時(shí)，山大碳纖維中心還參與到碳芯導(dǎo)線國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定中。

“我們的目的就是開(kāi)發(fā)屬于自己國(guó)家的技術(shù)，在研發(fā)過(guò)程中我們申請(qǐng)了不少專利，就是為了突破那家美國(guó)公司已有技術(shù)的制約，形成系列化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，目前我們都做到了?！睋?jù)朱波介紹，山大碳纖維中心研發(fā)的碳芯導(dǎo)線在部分性能指標(biāo)方面已超越該美國(guó)公司的產(chǎn)品。

此后，江蘇易成電力、四川眾能、河南科信電纜等6家國(guó)內(nèi)知名企業(yè)先后就碳芯導(dǎo)線與山大碳纖維中心展開(kāi)合作。通過(guò)國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等電網(wǎng)公司的大力推廣，應(yīng)用山大碳纖維中心技術(shù)制備的碳芯導(dǎo)線已觸及海內(nèi)外多個(gè)國(guó)家，目前累計(jì)掛網(wǎng)線路已超過(guò)3萬(wàn)公里。

據(jù)報(bào)道，國(guó)產(chǎn)碳芯導(dǎo)線量產(chǎn)后，給那家美國(guó)公司帶來(lái)嚴(yán)重打擊，導(dǎo)線的國(guó)際價(jià)格由16萬(wàn)元/公里跌到9萬(wàn)元/公里。隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化及應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，目前國(guó)產(chǎn)碳芯導(dǎo)線價(jià)格已經(jīng)降至5萬(wàn)元/公里，為該產(chǎn)品的大面積推廣應(yīng)用奠定了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

自此，國(guó)內(nèi)開(kāi)始重新審視這個(gè)曾經(jīng)默默無(wú)聞的碳纖維中心。

“原來(lái)山大碳纖維中心還能做出碳纖維產(chǎn)業(yè)?！?/p>

山大碳纖維中心的成就不限于此，在同期，他們還進(jìn)行了包括軍用防彈、油田裝備、深海無(wú)人潛艇、電力、空氣凈化防護(hù)等各領(lǐng)域的多項(xiàng)碳纖維研發(fā)項(xiàng)目。

2012年初，公安部急需一批有防彈功能的材料，在得知朱波他們研發(fā)的碳纖維復(fù)合材料具備優(yōu)良的防彈性能后，便上門咨詢。2013年，山大碳纖維中心制備出可用于防彈裝甲車、防彈頭盔等系列防彈裝備的碳纖維混雜材料，并就此與公安部正式開(kāi)展合作。

這次與公安系統(tǒng)的合作，再次讓業(yè)界重新定位了山大碳纖維中心。“原來(lái)他們不僅能做產(chǎn)業(yè)，還能滿足國(guó)家軍工需求?！?/p>

碳纖維抽油桿的開(kāi)發(fā)，是朱波團(tuán)隊(duì)二十年磨一劍的又一重大突破。

項(xiàng)目于1999年正式立項(xiàng)，2000年正式與企業(yè)簽約。在其后的20年間，朱波他們長(zhǎng)途跋涉，遠(yuǎn)赴勝利油田、中原油田等大型油田做了大量實(shí)驗(yàn)工作；后又配合中石油在克拉瑪依油田進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)8年的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和進(jìn)一步的完善和提升。

2019年3月，利用山大碳纖維中心設(shè)計(jì)制備的碳纖維抽油桿正式通過(guò)了中石油的驗(yàn)證，獲得行業(yè)高度認(rèn)可，并以此建立了碳纖維抽油桿的體系標(biāo)準(zhǔn)。

“在材料界要干成一件事非常不容易，一定要踏踏實(shí)實(shí)、扎扎實(shí)實(shí)地從基礎(chǔ)開(kāi)始做，要有持之以恒的決心?！被貞浧鹕酱筇祭w維中心近20年的發(fā)展之路，朱波發(fā)出由衷的感慨。

一片冰心，科研單位不能做成賺錢單位

這一路走來(lái)，山大碳纖維中心有過(guò)很多次高光時(shí)刻。目前，山大碳纖維中心已和60余家企業(yè)建立了科技成果合作關(guān)系，獲得的專利更是枚不勝舉。

在合作企業(yè)中，有碳芯導(dǎo)線年產(chǎn)達(dá)3萬(wàn)公里的大公司，也有獲國(guó)家軍工單位數(shù)億訂單的大企業(yè)。這些行業(yè)新聞經(jīng)常出現(xiàn)在朱波團(tuán)隊(duì)的眼前，但朱波絲毫不為所動(dòng)，從沒(méi)想過(guò)讓技術(shù)團(tuán)隊(duì)去創(chuàng)業(yè)。

“科研單位不能做成賺錢單位，而應(yīng)該成為創(chuàng)新的主體，搞科研就得清清淡淡，解決科研中或生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，才是我們的職責(zé)和使命?！敝觳ū硎荆绾萎a(chǎn)業(yè)化如何賺錢，那是企業(yè)要考慮的問(wèn)題，山大碳纖維中心不會(huì)介入企業(yè)的經(jīng)營(yíng)，更不會(huì)去分企業(yè)的錢，這是他們的基本原則。

據(jù)朱波介紹，山大碳纖維中心的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)基本不高，截至目前沒(méi)有一個(gè)超過(guò)200萬(wàn)的項(xiàng)目，且這筆轉(zhuǎn)讓費(fèi)基本也都被應(yīng)用于簽約企業(yè)的技術(shù)升級(jí)當(dāng)中。

“我們和企業(yè)的合作模式不是買斷式的，而是把科研成果的使用權(quán)授予合作單位，因?yàn)榧夹g(shù)要不斷更新，如果一旦被買斷，而技術(shù)又不成熟，那將會(huì)出現(xiàn)被企業(yè)棄用，而我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)又無(wú)法繼續(xù)深入研究的局面?！?/p>

朱波表示，山大碳纖維中心目前正致力于搭建行業(yè)合作平臺(tái)，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

從海陸空三方面，山大碳纖維中心因地制宜地搭建了多個(gè)合作平臺(tái)。“在青島，我們與當(dāng)?shù)卣献鲗?duì)海洋用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)；在德州齊河，我們致力于新能源汽車和高鐵用熱塑性碳纖維材料研發(fā)；在威海，主要是加強(qiáng)航天航空碳纖維及復(fù)合材料的研究。”

看著山大碳纖維中心一派欣欣向榮的景象，回望20年前從蔡華甦教授手上接過(guò)重任的情景，朱波感慨萬(wàn)千。有欣喜，也有遺憾。

盡管在2000年就辦理了退休手續(xù)，但蔡華甦一直沒(méi)離開(kāi)過(guò)工作崗位。每天堅(jiān)持到中心去指導(dǎo)研究生、通宵做實(shí)驗(yàn)、盯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在心梗發(fā)作的前一天，他還在實(shí)驗(yàn)室正常工作。

2013年，因病情突發(fā)，被緊急送往醫(yī)院的蔡華甦教授當(dāng)夜就被送入ICU，以致對(duì)自己一手創(chuàng)辦的山大碳纖維中心最后的交代都沒(méi)來(lái)得及留下。

“事先沒(méi)有任何交代，他認(rèn)為自己的身體一直很好，還可以干很多年，老先生一直都不服老?！被貞浧鸩倘A甦教授生前的工作狀態(tài)，朱波語(yǔ)氣里滿是遺憾。

但朱波更大遺憾，源于他當(dāng)年對(duì)蔡老立下的“趕超國(guó)外碳纖維”的目標(biāo)尚未完成。

“概括來(lái)說(shuō)，中國(guó)碳纖維的發(fā)展在2000年前是‘悲壯與無(wú)奈’，在2000-2010年是‘激情與拼搏’，目前看來(lái)是‘有點(diǎn)欣慰，但長(zhǎng)路漫漫’，我們中心的發(fā)展歷程也是如此。”

一直在探索未知領(lǐng)域，直到生命戛然而止的那一天，正是蔡華甦教授這份堅(jiān)持與對(duì)碳纖維事業(yè)不眠不休的熱愛(ài)才成就了山大碳纖維中心。也正是朱波接棒薪火后的堅(jiān)守與拼搏，崛起中的山大碳纖維中心才不至夭折，并在之后迅猛突進(jìn)，推動(dòng)和引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)碳纖維的發(fā)展。

未來(lái)，在山大碳纖維中心，這樣的故事還將一直繼續(xù)。中國(guó)碳纖維的故事，也將繼續(xù)寫在中國(guó)的大地上，愈發(fā)恢弘壯麗，老一輩科學(xué)家的奮斗精神也將被被永久銘記和傳承！