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碳纤维的发展困境

碳纤维密度低、轻度高等一系列优点，是航空航天领域很重要的结构和功能材料。最近几年，碳纤维在高端汽车、风电、体育用品等领域的应用，也快速提升。但在在汽车领域中，也仅仅用在高端汽车上，普通家用汽车普及碳纤维应用时机还未成熟，其中最重要的原因就是，市面的商业碳纤维产品价格昂贵，是普通金属的几十倍。

商业碳纤维价格昂贵，主要是因为目前碳纤维主要是由聚丙烯腈（PAN）制备而来，但PAN的聚合以及纺丝成本太高，导致了碳纤维的成本居高不下。所以，选择另外的前驱体制备车用碳纤维，是一个发展方向。

事实上，用沥青来制备碳纤维的初衷，也是为了降低碳纤维成本，提高沥青的附加值。因为人们认为，沥青具有来源广泛、价格低廉、炭收率高等特点，是制备碳纤维理想的前驱体选择。

但是，目前市售的通用级沥青基碳纤维强度和模量太低，并不能满足各领域的对结构性能的需要。而高性能沥青基碳纤维价格又奇高，远远超过了一般的PAN基碳纤维，这是为什么呢？

沥青基碳纤维的局限

普通的沥青是炼油的残渣，内含有大量的机械杂质，这种沥青是不能直接用来纺丝制备碳纤维的，需要经过一系列的精制，才能作为碳纤维的原料。

如果初始沥青通过简单精制，这种“精制沥青”呈现各向同性，只能制备通用级碳纤维，而这种碳纤维的性能并不能用来制作结构件，只能用来做隔热材料或者过滤材料。（下图左）

如果初始沥青经过复杂精制，制备各项异性的“精制沥青”（中间相沥青），这个精制过程又极其复杂，成本上升很大，从而制备的中间相沥青基碳纤维的成本提升。这也是为什么沥青基碳纤维并没有快速发展的重要原因。高昂的价格让中间相沥青基碳纤维的市场变得非常小众，仅仅用在航天领域有所应用。（下图右）

目前国内中间相沥青价格比较贵（比PAN基碳纤维成品都贵），且纺丝性能较差，所以从目前国内技术来看，沥青还不具备低成本碳纤维前驱体的发展条件。想要中间相沥青基碳纤维有大量的应用，想办法降低中间相沥青的成本，是第一步。

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