【光明日報】與碳纖維結(jié)下畢生之緣
每個人心中都深埋著一顆夢想的種子，我的夢想，始于走出農(nóng)村的樸素愿望。站在山西鋼科碳材料有限公司碳纖維生產(chǎn)線前，常會憶起40多年前那個伏案苦讀的少年。誰也不曾料到，這個為走出鄉(xiāng)野而日夜拼搏的農(nóng)家子弟，會與比發(fā)絲還細的碳纖維結(jié)下畢生之緣；更未想到，我們研發(fā)的高性能碳纖維，有一日能應用于國之重器上。
1984年，我考入清華大學化工系高分子化工專業(yè)。那時，一個朦朧而遠大的夢想在心中萌芽——畢業(yè)后要在化工材料領(lǐng)域有所建樹，成為對社會有用的人。
記得在湖南岳陽石化總廠實習的那個夏日，我攀爬至幾十米高的精餾塔，烈日將扶手曬得滾燙，汗珠順著安全帽帶不斷滑落，卻絲毫未減我跟著工人師傅學習、倒班生產(chǎn)的熱情。在校期間，我常常泡在化學館實驗室，獨立操作擠出機、注塑機、模壓設備和測試儀器，全力鍛煉動手能力，成功制備出膨脹率超300%的膨化石墨，以其作為導電劑，超高分子量聚乙烯的抗靜電性能達到了礦用標準。
那些浸透汗水的實驗筆記，訴說著一個不變的道理：科研從無捷徑可走，真正的突破往往蟄伏在看似最“笨拙”的堅持里。
入職中國科學院山西煤炭化學研究所后，我參與的第一項科研任務便是瀝青基碳纖維的研制，就此開啟了與碳纖維的不解之緣。碳纖維，顧名思義，主要成分是碳，形狀為纖維，指的是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維，細如發(fā)絲、輕如鴻毛，卻強如鋼鐵、貴如黃金，是與國民經(jīng)濟和國防安全密切相關(guān)的戰(zhàn)略物資。2003年底，國外對我國碳纖維技術(shù)實施嚴格封鎖，我國尖端領(lǐng)域面臨碳纖維供應危機，我臨危受命擔任課題組長。自此，成為碳纖維科學家的夢想在心中深深扎根。師昌緒院士那句“碳纖維研究苦海無邊、回頭無岸”，道盡了逐夢的艱辛，卻更激發(fā)了我的斗志。
2005年春寒料峭時，中國科學院山西煤炭化學研究所接過宇航級T300碳纖維攻關(guān)任務。這道“軍令狀”背后，是橫亙在研發(fā)者面前的道道難關(guān)：其直接生產(chǎn)流程之長無出其右，生產(chǎn)線有3000多個測控點；生產(chǎn)反應溫度之高鮮有能及，達1400℃至1500℃，甚至2800℃；涉及工藝專業(yè)之多更是少見，有20多個設計專業(yè)分類。此外，當時幾乎沒有可借鑒的可靠資料，從事碳纖維研究的專業(yè)人才更是稀少，國內(nèi)領(lǐng)軍人才僅有幾位。日本同行用15年走完的路，我們卻僅有3年時間。如此近乎苛刻的時間表，讓實驗室的燈光徹夜通明。
碳纖維技術(shù)攻關(guān)之路坎坷重重，技術(shù)經(jīng)常陷入膠著狀態(tài)，仿佛到了“山窮水盡疑無路”的境地。我常常為一個難解的技術(shù)問題食不下咽、夜不能寐，有幾次在家中沙發(fā)上專注于技術(shù)問題時目光凝滯，兒子甚至提醒我“您的眼睛怎么不轉(zhuǎn)了”。記得在揚州生產(chǎn)線調(diào)試最艱難的日子里，我和團隊成員就著咸菜啃大餅，后背被蚊蟲叮咬的疙瘩連成一片，筆記本上密密麻麻記滿了參數(shù)異常點。
我們團隊始終堅守立項時的高標準，在產(chǎn)品成分和性能穩(wěn)定性方面絕不妥協(xié)。正是這些看似“笨拙”的堅持，讓我們在無數(shù)次試錯中摸清了碳纖維的“脾性”，確保了產(chǎn)品穩(wěn)妥可靠、技術(shù)先進且長期穩(wěn)定。
歷經(jīng)3年的嚴寒酷暑，團隊終于啃下了宇航級T300碳纖維這塊硬骨頭，為我國成為國際上第三個掌握宇航級碳纖維技術(shù)的國家作出了貢獻。
我更加明白：所謂“笨功夫”，不過是用最扎實的腳步，丈量從理論到實踐的距離。而當“笨功夫”沉淀為學術(shù)底蘊，“巧創(chuàng)新”便成為突破必然。
在這條國產(chǎn)化征途上，“笨功夫”是基石，“巧創(chuàng)新”是破壁的利刃。在宇航級碳纖維關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)過程中，我們團隊確立了多年來我國碳纖維生產(chǎn)技術(shù)中爭議極大的間歇聚合原料合成路線和懸而未決的復雜的紡絲流程布局等技術(shù)方案，形成了系統(tǒng)的碳纖維核心工藝技術(shù)。顛覆前人的認知需要何等勇氣！
這種化“困境”為“機遇”的創(chuàng)新力，在應對國外技術(shù)封鎖時展現(xiàn)得淋漓盡致。為徹底改變我國碳纖維受制于人的被動局面，實現(xiàn)碳纖維的自主保障，我們創(chuàng)造性地提出大容量聚合釜、工業(yè)化蒸汽牽伸機、工業(yè)氧化爐和寬口高溫炭化爐等國外禁運的關(guān)鍵裝備的技術(shù)思想和設計方案，并成功實施，保證關(guān)鍵專用裝備國產(chǎn)化率達到99%以上，解決了碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵設備的成敗性技術(shù)風險問題。這種“從0到1”的創(chuàng)新，本質(zhì)就是把“卡脖子”問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)突破的“錨點”。
在T800碳纖維技術(shù)攻關(guān)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了進口T800碳纖維復合材料存在壓縮強度低、拉伸壓縮性能嚴重不匹配的短板，在航天應用需求的牽引下，成功開發(fā)了高壓縮強度的碳纖維。這一技術(shù)突破為實現(xiàn)國產(chǎn)碳纖維技術(shù)由跟蹤仿制到自主技術(shù)體系建設的跨越邁出了關(guān)鍵的一步。這一突破不僅是技術(shù)跨越，更是學術(shù)自信的宣言——中國學者完全有能力在國際材料科學前沿，建立屬于自己的高標準。
從T300到T800，直至新一代碳纖維，從軍用尖端到民用領(lǐng)域，變的是技術(shù)參數(shù)，不變的是“把冷板凳坐熱”的治學態(tài)度。或許很多年后，當人們談起這段攻堅史，會驚嘆于那些突破技術(shù)封鎖的“巧招”，更會記住一代科研工作者用青春和熱血澆灌的“笨功夫”。
（作者：呂春祥，為中國科學院山西煤炭化學研究所研究員、碳纖維制備技術(shù)國家工程實驗室主任。本報記者楊玨、李建斌采訪整理）
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