7月2日-4日，由中国科学技术协会、广西壮族自治区人民政府共同主办的第二十六届中国科协年会在广西南宁成功举办，其中由中国复合材料学会等承办、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、高性能碳纤维产业化技术浙江省工程实验室（技术中心）等联合协办的第二十六届中国科协年会专题论坛-碳纤维及其复合材料技术发展论坛也同期圆满举行。

此次碳纤维论坛汇集了国内碳纤维科研院所、碳纤维生产企业、碳纤维装备制造商、复合材料应用商等国内碳纤维及复合材料链条中下游企事业单位，搭建了国产碳纤维制备及其复合材料应用交流平台，研讨了国内外碳纤维技术现状与发展趋势，分析了国内碳纤维复合材料应用水平，对我国碳纤维及其复合材料技术水平提升提供了一定指导作用。

受中国科协学术会刊《科技导报》期刊邀请，中国科学院宁波材料技术与工程研究所碳纤维及其复合材料团队（以下简称“宁波材料所碳纤维团队”）以《PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展》为题，为此次峰会撰写专题综述文章，阐述了兼具高强度和高模量特征的第三代碳纤维的研发背景；同时介绍了国内外在第三代碳纤维领域的发展历程，展望了碳纤维的未来研发方向。

PAN基碳纤维的发展历程

1971年，日本东丽公司实现PAN基碳纤维小试生产，经过半个多世纪的发展，全球PAN基碳纤维经历了初始期、量产准备期、扩大发展期、规模化生产期和第2阶段规模化生产期等五个阶段的发展。

而在长达半个多世纪的发展历程中，在上世纪70年代到90年代，日本、欧洲、美国有10余家企业加入碳纤维研制与生产浪潮中，但最终不到半数保留下来，诸如旭化成、BASF、Courtaulds等知名的企业最终选择了退出碳纤维领域。

第三代碳纤维的基本概念

第三代碳纤维是一种将高强度（拉伸强度）和高刚度（弹性模量）有效结合在一起的材料，一直被认为是技术难度较大的材料。以日本东丽为代表的企业通过使用纳米级调控技术实现了纤维结构有效控制，在第三代碳纤维中同时实现了强度和刚度的提升，从而研发出了高强度类型的T1100G和高弹性模量MX系列产品，随着碳纤维产品，尤其是高模量型碳纤维产品的迭代，其主要发展趋势是碳纤维拉伸强度和断裂伸长率的显著提升。

国内外第三代碳纤维的发展历程

1、国外第三代碳纤维发展历程

第三代高强度碳纤维：2010年美国Hexcel公司率先推出了商品化的IM10型碳纤维，拉伸强度高达6.8GPa，而且拉伸模量首次突破300GPa。2014年3月，东丽公司开发出拉伸强度为6.6GPa、拉伸模量为324GPa的T1100G碳纤维，2017年实现了T1100G产品的商业化生产，并将强度优化提升至7.0GPa，拉伸模量不变。2023年10月，东丽公司成功开发出拉伸强度为8.0GPa、拉伸模量为315GPa、断裂伸长率为2.5%的T1200型超高强度碳纤维，从而使PAN基碳纤维拉伸强度再次达到新高度。

第三代高模量碳纤维：2018年11月，东丽公司研制成功拉伸强度为5.7GPa、拉伸模量为377GPa的M40X型碳纤维。2019年，美国Hexcel公司推出了商品化的HM50型高模量碳纤维，拉伸强度为5.7GPa、拉伸模量为345GPa，断裂伸长率为1.5%。2020年，Hexcel公司推出了HM54型高模量碳纤维，其拉伸强度为4.8GPa、拉伸模量为372GPa。2024年1月，东丽公司推出M46X型碳纤维，拉伸强度和拉伸模量分别为5.0GPa和437GPa。

2、国内第三代碳纤维发展历程

第三代高强度碳纤维：2017年国家相关部门布局国产T1100级碳纤维技术研发，北京中威新材公司作为承担单位、中国科学院宁波材料所作为项目参与单位开展相关研发工作。随后，威海光威复材、中复神鹰、江苏恒神等国内企业在相关项目支持下也开展了T1100级碳纤维关键技术研发，截至目前，已有部分企业能够提供相关等级的产品。

第三代高模量碳纤维：2019年10月，中国科学院宁波材料所在国家项目支持下实现了拉伸强度为5.6GPa、拉伸模量为377GPa国产M40X型碳纤维关键技术突破。2023年11月，由江苏恒神和中国科学院宁波材料所联合承担的“超高强高模碳纤维工程化关键制备技术”项目通过鉴定，研制的碳纤维拉伸强度≥5.8GPa、拉伸模量≥377GPa、断裂伸长率≥1.5%，并形成10t/a的小批量生产能力（阅读原文）。此外，在2022年中国科学院宁波材料所公布的一项专利技术中显示，已成功制备得到拉伸强度≥5.0GPa、拉伸模量≥540GPa的M55X型高强高模高延伸碳纤维，2024年4月该项专利顺利获得授权（阅读原文）。

关于文章更多详细内容可以延伸阅读《PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展》（阅读原文）。