小(xiǎo)小(xiǎo)的碳纤维，曾是新(xīn)中國(guó)与國(guó)外同类材料竞争的“软肋”。从创建新(xīn)中國(guó)一个“化學(xué)纤维”专业的钱宝钧教授到潜心攻克高纯航天黏胶基碳纤维难题、助力导弹飞天的潘鼎教授，再到科(kē)研攻关國(guó)产高性能(néng)碳纤维产业化的陈惠芳研究员，东华大學(xué)三代专家接力“专研”碳纤维。小(xiǎo)小(xiǎo)的碳纤维，可(kě)以撑起“國(guó)之重器”。在三代东华教授的接力下，中國(guó)从“纤维大國(guó)”走向“纤维强國(guó)”。

新(xīn)中國(guó)第一个化纤专业诞生

解放初期，我國(guó)的纺织工业原料主要依靠天然纤维的棉、毛、麻、丝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能(néng)满足亿万人民(mín)穿衣的需要，出路何在？我國(guó)著名纤维科(kē)學(xué)家、教育家钱宝钧先生敏锐地意识到当務(wù)之急是发展化學(xué)纤维工业。

在1950年的全國(guó)化工会议上，钱宝钧毅然提出了发展國(guó)内化學(xué)纤维工业的主张。他(tā)还意识到，要发展化纤工业，必须教育领先。為(wèi)此，他(tā)于1954年与化纤专家方柏容教授联名上书纺织工业部，建议在华东纺织工學(xué)院（东华大學(xué)的前身）创办新(xīn)中國(guó)第一个化纤专业。这份建议当年获批，并招收培养第一批化纤人才，极大地缓解了我國(guó)化纤人才短缺问题。

钱宝钧在上世纪50年代初开创了我國(guó)以棉绒為(wèi)原料的黏胶纤维研究，曾解决我國(guó)第一家万吨级黏胶帘子線(xiàn)厂工艺技术上的不少难题；并在华东纺织工學(xué)院筹建化學(xué)纤维及高分(fēn)子专业，建立了化學(xué)纤维研究所及实验工厂，使之成為(wèi)我國(guó)最早的培养从事化纤研究以及从事化纤工业的高层次人才的教學(xué)和科(kē)研基地。

过去的科(kē)研，遠(yuǎn)不及现在。钱宝钧在科(kē)研工作中一次又(yòu)一次地“迎难而上”。没有(yǒu)仪器，就靠着手头简陋的工具自制；经费不足，就省吃俭用(yòng)自费研究。

他(tā)亲自动手，与机械师傅一起，把一个个零部件制造出来，遇到電(diàn)气自动化装置上的难题，就把自己的家人叫到实验室来，一起装配，反复试验；没有(yǒu)经费，就自己花(huā)钱購(gòu)买原材料。经过了多(duō)少个日日夜夜不断改进，终于在1976年研制成功第一台纤维热机械分(fēn)析仪。

当时，他(tā)已是70岁高龄。这台仪器，对“化學(xué)纤维成形工艺理(lǐ)论和纤维结构性能(néng)”的研究，特别是在“碳纤维原丝结构对碳纤维结构性能(néng)的研究”进程中发挥了不可(kě)或缺的作用(yòng)。1989年美國(guó)著名碳纤维专家Defumdoph教授来中國(guó)讲學(xué)，看到这台仪器后，十分(fēn)惊讶，连连称赞说：“我的碳纤维研究工作正需要这台仪器呢(ne)。从这台仪器的研制成功，就可(kě)以看出你们在碳纤维研究方面有(yǒu)着相当高的水平了。”

如今，纤维热机械分(fēn)析仪已成為(wèi)研究纤维内在结构性能(néng)的一个重要检测仪器。

年龄并没有(yǒu)阻止钱老向着科(kē)技高峰迈进的步伐，在步入80岁高龄之时，他(tā)又(yòu)不畏艰难开始了纤维大分(fēn)子缠结理(lǐ)论研究，这是当时國(guó)际领先的科(kē)研项目。钱老对高分(fēn)子的缠结理(lǐ)论提出了新(xīn)的论据，并带领學(xué)生在自制的仪器设备上得到验证，使大分(fēn)子缠结研究成果达到國(guó)际先进水平，為(wèi)我國(guó)纺织纤维科(kē)學(xué)研究和教育的发展作出了突出的贡献。

“中國(guó)化纤事业无不渗透着钱老的心血，正是钱老在困难时期仍不忘初心的坚持下，才有(yǒu)了中國(guó)化纤的今天。”钱宝钧的學(xué)生、东华大學(xué)材料學(xué)院教师王依民(mín)说，新(xīn)一代东华人要传承钱老的精神，开创一个属于中國(guó)化纤的明天。

為(wèi)洲际导弹编织“防护服”

钱宝钧之后，接过小(xiǎo)小(xiǎo)碳纤维研究接力棒的，是潘鼎。他(tā)师从钱宝钧，是改革开放恢复招收研究生后的第一届硕士生，他(tā)用(yòng)毕生的精力专注“碳纤维”这件事。

上世纪80年代，我國(guó)头号战略武器“洲际导弹”面临最后两项久攻不克的技术难题。其中一个“拦路虎”就是“航天级高纯黏胶基碳纤维”。作為(wèi)洲际导弹弹头防热层关键材料，航天级高纯黏胶基碳纤维好比导弹的“防护服”，它可(kě)保护导弹免受高温“伤害”，是火箭、导弹等战略武器的“新(xīn)衣”，工艺要求极高、制备技术极难，当时只有(yǒu)美、俄两个超级大國(guó)拥有(yǒu)，且对我國(guó)实行严格禁运、技术封锁。

难关攻克不下，导弹就上不了天。在各方攻关始终未能(néng)成功的巨大压力下，潘鼎决定勇挑重担，带领课题组向“卡脖子技术”发起冲击，改用(yòng)新(xīn)的碳丝路線(xiàn)来研制产品。

说起当年的困难，现东华大學(xué)碳纤维项目组學(xué)术带头人、2017年度國(guó)家科(kē)技进步奖一等奖获得者陈惠芳仍深有(yǒu)感触：“当年我们课题组可(kě)以说是‘三无’：一无研究资料和基础，二无场地，三无任何可(kě)以借鉴的经验哪怕是失败的经验。当时大家就在潘老师的带领下，一切从零开始，為(wèi)了解决國(guó)家难题奋力一搏。”

陈惠芳回忆，為(wèi)了早日研制出國(guó)家急需的碳纤维产品，潘鼎经常通宵达旦地工作在生产一線(xiàn)，困了就在钢平台上躺一会儿，有(yǒu)时只睡两个小(xiǎo)时就又(yòu)投入到工作中。没有(yǒu)场地，课题组就借用(yòng)一个大集體(tǐ)厂的废弃厂房，不管严寒酷暑，潘老师每天都要乘坐(zuò)4个小(xiǎo)时長(cháng)途汽車(chē)到松江进行试验。學(xué)校的实验室面积不够，连洗手间都征用(yòng)了。

在如此艰苦的科(kē)研条件下苦战多(duō)年，潘鼎团队成功研制了集美、俄两國(guó)同类产品性能(néng)所長(cháng)的航天级高纯黏胶基碳纤维，為(wèi)战略武器飞天提供了关键性的技术支持。这项科(kē)研成果获得了2001年中國(guó)高校十大科(kē)技进展殊荣，2002年國(guó)家教育部提名國(guó)家科(kē)技进步一等奖，2003年國(guó)家科(kē)技进步二等奖。

这项研究不仅填补了國(guó)内空白，让我國(guó)由此成為(wèi)世界上第三个掌握航天级高纯粘胶基碳纤维研制技术的國(guó)家，也為(wèi)我國(guó)國(guó)防现代化的升级换代及捍卫國(guó)民(mín)经济现代化成果作出了贡献。

项目成功了，潘鼎的身體(tǐ)却敲响了警钟，心脏进行了多(duō)次手术。

在2008年上海市庆祝教师节主题晚会上，主持人问及潘鼎这样的付出是否值得？潘鼎给出了一个响亮的回答(dá)：“这是國(guó)家的需要！这也是我对國(guó)家的承诺！我一生只做一件事，那就是國(guó)防尖端关键材料的研制。当年我為(wèi)振兴中华而读书，今天我為(wèi)中國(guó)之崛起而奋斗。”

2019年潘鼎永遠(yuǎn)地离开了，但是他(tā)科(kē)學(xué)报國(guó)、无私奉献的精神在一代代东华材料人中传承下去。

中國(guó)碳纤维如何才能(néng)更“强”

陈惠芳研究员从潘鼎手上接过接力棒后，把科(kē)研方向瞄准“國(guó)产碳纤维的产业化”。她要让中國(guó)高性能(néng)碳纤维更“强”。

她介绍，高性能(néng)碳纤维是个“好东西”，但是碳纤维研发投入高、周期長(cháng)，且核心技术被日、美等國(guó)严密封锁，我國(guó)碳纤维市场長(cháng)期处于进口产品垄断状态，高昂的进口价格和严苛的技术封锁严重制约着我國(guó)碳纤维的发展。

高性能(néng)碳纤维的研发能(néng)力如何，直接关系到國(guó)与國(guó)之间的竞争实力。“我就不相信咱中國(guó)人造不出高质量的高性能(néng)碳纤维。”憋着一股气儿，陈惠芳全身心投入到高性能(néng)碳纤维的研究事业中。

功夫不负有(yǒu)心人，陈惠芳科(kē)研团队联合中复神鹰碳纤维有(yǒu)限责任公司通过不断摸索、反复实验，终于突破了制备高性能(néng)碳纤维的先进技术——干喷湿纺。

干喷湿纺工艺被认為(wèi)是碳纤维生产的主流工艺，但也是碳纤维行业公认的难以突破的纺丝技术，目前在國(guó)际上仅有(yǒu)日本的个别公司掌握这一工艺。这一关键技术的突破使得纺丝速度可(kě)以达到400m/min以上，是传统湿法纺丝的5倍。

团队同时还开发出干喷湿纺原丝快速预氧化技术，有(yǒu)效缩短了预氧化时间，大大提高了生产效率。干喷湿纺关键技术突破后，开发了均质聚合系统、高效环保脱单、稳定干喷湿纺、节能(néng)预氧化的成套技术。如今，我國(guó)首个采用(yòng)干喷湿纺工艺的千吨级碳纤维生产線(xiàn)正式投产，技术达到國(guó)内领先水平，制备出的碳纤维产品性能(néng)与國(guó)际同类产品相当。

随着技术的不断革新(xīn)改进，该条生产線(xiàn)每年能(néng)生产近5000吨原丝和2000吨碳丝，产品实现了产业化并批量供应市场，打破了國(guó)外高性能(néng)碳纤维企业在中國(guó)市场的長(cháng)期垄断，该项目荣获2017年度國(guó)家科(kē)技进步一等奖。

陈惠芳表示，高性能(néng)碳纤维要实现完全自主國(guó)产化依旧需要不断地技术攻关，未来高性能(néng)碳纤维在大飞机、新(xīn)能(néng)源汽車(chē)等领域都有(yǒu)着很(hěn)大的应用(yòng)前景。千钧系于一丝，一代代东华人对于高性能(néng)碳纤维的研究不会止步。