还记得热播电视剧《三体》中
提到的一种材料
——高分子纳米“飞刃”吗？
它如同一根蚕丝，纤细柔软，
却具有极高强度。
如果将这种材料用于切割物体，
将成为世界上最锋利的刀具。
在现实生活中是否存在
类似“飞刃”的黑科技呢？
小新今天就带你认识一下
同样坚韧无比的
碳纤维
什么是碳纤维？
碳纤维是一种广泛应用于航天、航空等领域的稀有材料，
它细如发丝，
比重不到钢的1/4，
强度却是钢的7~9倍，
且耐腐蚀能力超强，
被称为“黑黄金”“新材料之王” 。
使用碳纤维材料的运载火箭
不仅能减重，
还能减少火箭燃烧的能源。
根据测算，火箭重量每减少1公斤就能少用500千克燃料。同时，火箭的重量越小，它能携带的有效载荷就越多，每多一公斤的有效载荷，也都意味着运载成本的降低。而碳纤维的高强度不仅能抵抗强宇宙射线的冲击，也能较好避免太空中昼夜温差大引起的材料变形等问题，极恶劣的条件下，也能出色稳定地发挥作用。
创新亮相 汇聚世界目光
2021年2月4日，北京2022年冬奥会和冬残奥会火炬——“飞扬”问世，这是
全球首次以碳纤维复合材料制作奥运火炬外壳。中国石化全程参与火炬研发制作，还承担了火炬外飘带研制和整个火炬的量产任务。往届奥运会的火炬外壳燃烧段一般采用金属制作，例如钢、铝合金等，但此次使用中国石化碳纤维复合材料制作的火炬外壳，不仅造型美观、手感舒适，而且与金属材质相比，重量减轻了30%左右，兼具轻、固、美的优点。
碳纤维又强又轻，还兼备纺织纤维的“柔”。“飞扬”采用了三维编织技术，一条条黑色丝束，每一束都包含着1.2万根碳纤维丝。经过三维立体编织，最终就像“织毛衣”一样织成了火炬外壳，既能够耐高温，又能够耐火，在800摄氏度左右的燃烧环境下都可以正常使用，能够长时间承受火炬燃烧时产生的高温。这是碳纤维材料首次被用在火炬之上，也是我国自主生产的碳纤维材料的精彩亮相，汇聚了世界的目光。在车身制造方面，碳纤维的优越性能也大有可为。2022年年初，中国石化自主研发生产的碳纤维成功应用于
广州地铁18号线“湾区蓝”高速列车，“湾区蓝”成为国内首列
车头罩采用轻质高强碳纤维复合材料的地铁列车。
2022年11月，上海临港全新一代中运量2号线（T2线）氢动力数字轨道胶轮电车全线试运营，车头罩也由中国石化碳纤维制成。碳纤维车头罩重量轻，可降低运行过程中的能耗，助力实现绿色交通转型，还能提升续航里程、舒适性和隔音降噪效果。
国产大丝束碳纤维“破炉而出”
用碳纤维做小产品和大产品的难度完全不同。20世纪60年代，碳纤维被美、日等国广泛应用于国防军工领域，发挥了重要的作用，
碳纤维及其生产技术也成为了西方国家对我国严格禁运的重要技术。
在严峻的环境下，我国科学家并未放弃，大力创新自主研发攻关。
中国石化上海石化联合多所高校、科研院所、企业，走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路，于2018年取得重大突破，成功开发出48K大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化成套工艺技术，所生产的碳纤维性能优异并实现低成本化。
2022年10月10日，我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线，在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出合格产品，产品性能媲美国外同级别产品，质量达到国际先进水平。这标志着中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化
成功走向规模化和关键装备国产化，一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面，
真正实现自主可控。
工程建设领域大显身手
这里是青岛海口路跨风河大桥，这座大桥总长377米，大桥副拱12根吊杆均为碳纤维吊杆，全部采用中国石化48K大丝束碳纤维筋。
碳纤维筋形似钢筋，是一种可替代钢筋的新型结构材料，采用了特殊拉挤工艺，将碳纤维与树脂结合制成，具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优势。
碳纤维筋应用于桥梁工程，可有效解决传统钢索自重大、耐久性差、使用寿命短于桥梁的问题，从而降低桥梁全生命周期维护成本。此外，碳纤维筋还具有超强长期持荷性能，可显著提高桥梁跨越能力。该桥建成后将成为我国首个应用大丝束碳纤维索锚体系的桥梁工程，将为国产大丝束碳纤维在工程领域的应用积累宝贵经验。
在风电等新能源领域，碳纤维也大显身手。风电叶片是风力发电机将风能转化为机械能的重要部件之一，其设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，素有风力发电机“灵魂”之称。尤其是海上风电叶片，在工作期间，要时刻承受各类海洋不良天气的考验，这对叶片的工作极限强度和疲劳寿命提出了更高要求。
这个轮直径达到260米的叶片，就是我国最新自主研发的风力发电叶片，该叶片用到了碳纤维材料，不仅实现了叶片工作的稳定性，也实现了其结构轻量化，在风力的作用下很容易就转动起来。
这个叶片的扫风面积超过 5.3 万平方米，相当于 7.4 个标准足球场。基于该叶片强大的捕风能力，风电机组年发电量将达6700万千瓦时，能够稳定而又持续地提供电力供大众使用。
近几年，电动汽车材料、电子信息材料、航空航天材料等领域发展空间广阔，我国目前
正处于高质量发展关键阶段，化工高端材料对于我国产业转型升级、提高人民生活质量意义重大。
对于“碳纤维”你还能想到哪些应用领域？你还知道哪些“黑科技”材料？欢迎在评论区留言一起脑洞大开！———— / END / ————责任编辑丨彭敏
执行主编丨刘海草 张灏然内容来源丨小新N次方·中国石化 秦阿琪