我国科研团队研发碳纳米纤维管

图ENWAN科技研发团队领导兼首席科学家邓飞博士(中)和研发团队成员观看了实验样品。《经济日报》记者王祎晨摄

电子显微镜下的碳纳米管纤维。(信息图片)

图3烯烃湾技术碳纳米管簇。(信息图片)

图4邓飞在显微镜下操作。《经济日报》记者王祎晨摄

碳纤维作为一种新型两用材料，被誉为21世纪的“黑金”，被列为我国国防航空科技发展的重点研究对象。然而，其制备的关键技术长期被美国和日本等发达国家所垄断，中国一直处于难以效仿的尴尬境地。

不久前，海归的先驱团队恩万科技(ENWAN Technology)宣布，其碳纳米纤维管不仅在性能上超越了现有的高性能碳纤维，而且其制备成本也将远低于传统碳纤维。在不久的将来，碳纳米纤维管有望大规模取代碳纤维，帮助中国实现这一领域的“弯道超车”。

新材料中最重要的东西

与普通纤维相比，碳纤维是由有机固体聚合物纤维在1000-3000℃的高温和惰性气体环境下高温分解石墨化形成的含碳量大于90%的纤维。其优异的机械、化学和电气性能是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新兴材料。

碳纳米管被称为最终纤维，是由单层石墨同轴缠绕而成的管(单壁碳纳米管)或由单壁碳纳米管沿同轴层套接而成的管(多壁碳纳米管)。碳纳米管的直径通常在1到几十纳米之间，而长度比直径大得多。碳纳米管具有许多非凡的物理性质(机械、电、热)和化学性质，并且是一维碳纳米材料。作为迄今发现的具有最佳机械性能的材料，碳纳米管具有极高的拉伸强度、杨氏模量和断裂应变。

碳纳米管纤维是一种宏观纤维，在千千可以将一万个单纳米管缠绕在一起。它具有重量轻、强度高、通用性强的特点。它是新一代特种纤维材料，对高端科技发展具有重大战略意义。学术界普遍认为，碳纳米管纤维作为下一代新型高强度纤维材料，可以应用于许多对材料强度要求较高的领域，尤其是航空航天领域。

碳纳米管纤维增强的先进纳米复合材料具有轻质、高强度和高弹性模量的特点。在相同强度下，碳纤维复合材料的重量仅为铝合金的七分之一，其性能超过了目前航空航天中使用的碳纤维复合材料。它不仅广泛应用于民用领域，而且对武器装备性能的提高也有很大贡献。它已广泛用于制造飞机机身、发动机、导弹外壳等领域。

以航空航天复合材料为例，随着飞机各项功能的不断提高和石油燃料价格的不断上涨，碳纤维增强复合材料在飞机主要结构部件中的比重越来越大，对材料力学性能的要求也越来越高。

在高端汽车领域，使用碳纤维复合材料也成为一种趋势。值得一提的是，碳纤维复合材料将轻质与高强度和安全性相结合，可以极大地改善驾驶体验。如果碳纤维复合材料的应用扩展到普通汽车领域，可以大大降低能耗，减少环境污染。

除了航空航天和汽车领域，碳纤维复合材料还可用于新能源和民用电器领域，如风力发电、燃料电池、电池和超级电容器。随着下一代能源领域的不断扩大，民用碳纤维的需求比例将会越来越大。

打破外国垄断是不可避免的

由于各种原因，中国的碳纤维工业长期以来一直受到技术*、产品禁运和价格压制。目前，国内企业只能生产低档碳纤维，制造规模也很小，无法有效保证产品的一致性，成本居高不下。这导致国内大型飞机、战斗机、无人机等重大国防工程以及汽车和工业设备制造领域，先进复合材料的利用率和合格率与国际先进水平存在相当大的差距。落后的材料加工技术严重制约了我国高端制造业的发展。

记者了解到，到目前为止，能满足美国联邦航空局国际标准性能并能广泛应用于客机的碳纤维生产技术基本上掌握在美国和日本的少数公司手中，而达到飞机使用最高标准水平的T800H和T800S几乎完全被日本东丽公司垄断。

为此，在2015年国务院发布的“中国制造2025”十年行动计划中，将碳纤维材料作为国防航空科技发展的重点研究对象，并对碳纤维材料的研发和生产制定了部署计划。

“在新材料中，碳纤维是最重要的一种，但中国一直未能取得重大突破，尤其是在高不匀率、多毛和机械性能方面。新材料的质量与国外产品的质量差距越来越大，这使得制备航空航天结构材料成为可能。”已故的中国材料科学之父史长旭曾公开承认。

它能激起十亿美元的市场吗？

幸运的是，中国在碳纤维行业的被动局面即将改变。在“世界第一个碳纳米管纤维大规模生产项目”的启动仪式上，海归的先锋团队enewan科技表示，该技术团队已经开发出可以大规模生产的碳纳米管纤维材料，不仅在性能上超过现有的高性能碳纤维，而且比传统碳纤维成本低得多。

恩万科技研发团队负责人兼首席科学家邓飞博士毕业于东京大学，研究方向为“下一代CFRP纳米复合材料研究”。毕业后，邓飞继续在特拉华大学复合材料中心研究先进的纳米复合材料。特拉华大学复合材料中心作为碳纤维材料和先进复合材料的权威研发机构，拥有世界顶尖的研发团队和科研技术，使邓飞积累了雄厚的技术储备，最终带领团队实现突破。

根据公众搜索，美国、日本、澳大利亚和韩国的研究团队目前正在研究碳纳米纤维管。然而，根据通过期刊发布的性能测试数据，enewan科技的指标数据在强度和杨氏模量这两个最关键的指标上遥遥领先，分别达到3.2-5.05σ/Gpa和120-330 E/Gpa，性能接近目前最先进的T800H和T800S碳纤维。

据行业杂志《增强塑料》报道，2015年全球碳纤维复合材料市场将达到290亿美元。《2015-2020年中国碳纤维产业市场竞争趋势及投资策略分析报告》指出，到2020年，国内碳纤维需求预计将达到2.6万吨，年均增长率约为18.8%。到2020年，中国碳纤维产业的市场规模将达到128亿美元。

根据邓飞的假设，“在所有需要碳纤维应用的领域，碳纳米管纤维都可以用更好的性能和更低的成本来替代”。

虽然这个目标在外界看来有些激进，但邓飞有足够的信心。他的信心来自埃尼旺的核心技术和R&D团队。

为了尽快实现全面替代碳纤维的目标，邓飞成立了博士研发团队。团队成员均毕业于国外知名院校，不仅涵盖了项目涉及的学科和方向，而且在大规模生产过程和自动化设备设计方面也有丰富的经验。目前，该团队已获得多项专利，样品和生产设备的试生产进展顺利。

除了核心团队，邓飞的研究还得到了许多行业领袖和资深学者的支持。在恩万科技第一个大规模生产项目的启动仪式上，邓飞的导师、东京大学攻读博士学位时的导师、东京大学副校长、东京大学研究生院新领域创新科学研究部高级能源工程研究室教授武大战雄从东京飞往深圳，见证了大规模生产项目的启动，尽管他年事已高。

目前，恩万科技已从松和资本获得超过1000万元人民币的风险资本，并在中国深圳、美国特拉华州、日本和中国香港开展业务。