中間相瀝青基碳纖維最大的挑戰性在於其關鍵原料——高可紡性中間相瀝青的製備。
文｜張冰冰
編輯｜阿至
封面來源｜企業供圖
36氪獲悉，中欣新碳（廈門）材料科技有限公司（以下簡稱“中欣新碳”）宣佈完成A輪融資，本輪投資方為廈門高新科創天使創業投資有限公司，此輪融資將主要用於擴大產能、技術研發、市場推廣及連續長絲產線建設等方面，並進一步拓展其產品在軍用、民品兩大領域的應用。
“中欣新碳”成立於 2022 年，是一家專注於高效能碳材料研發與生產的創新型企業。主要產品包括中間相瀝青、中間相瀝青基碳纖維、碳碳複合材料等。實現了高模量、高導熱、高可紡性的中間相瀝青50噸/年規模化穩定製備，以及中間相瀝青基碳纖維和碳碳複合材料的小規模製備。
“中欣新碳”核心團隊成員來自中科院山西煤炭化學研究所、中山大學、華僑大學等高校，技術人員佔比超過50%，創始人李四中博士畢業於中國科學院研究生院材料學專業，在中科院山西煤炭化學研究所從事多年高效能碳材料的研究開發工作，具備豐富的研發和產業化經驗。
突破關鍵原材料規模化穩定製備
國產碳纖維市場一直備受關注，按原材料分類，碳纖維分為聚丙烯腈基（PAN）碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維三大類，其中PAN基碳纖維的佔有率超過90%。
但“中欣新碳”將研發重點放在了中間相瀝青基碳纖維及其原料的突破上。“中欣新碳”創始人李四中介紹，主流產品PAN基碳纖維核心優勢是強度比較高，但模量指標通常低於300GPa，導熱率也不超過150W/m·K。而中間相瀝青基碳纖維模量通常高於800GPa，導熱率能達到1100W/m·K。
拉伸強度、彈性模量、導熱率是衡量碳纖維材料的重要指標，中間相瀝青基碳纖維的優異效能使其在航空航天、尖端裝備、軌道交通等高階技術領域與主流PAN基碳纖維產品形成互補。
中間相瀝青被譽為高效能碳材料之母，應用前景廣泛，但同時，由於製備難度大，也使其成為碳材料行業裡最具挑戰的“皇冠上的明珠”，全球僅索爾維、三菱化工、日本石墨纖維三家企業可以量產。我國航空航天、高超音速、尖端裝備領域迫切需要這樣的高效能材料，然而，美日長期實行中間相瀝青材料的出口限制，工信部發布的《重點新材料首批次應用示範指導目錄》中連續三年將其列為關鍵戰略材料，因此中欣新碳的技術突破更具戰略意義。
圖注：“中欣新碳”中間相瀝青偏光顯微照片
碳纖維屬於技術密集型和資金密集型產品，研發週期長、生產技術繁雜，同時對原料的產品效能與質量穩定性要求嚴苛。只有具備生產線長週期連續穩定執行的技術水平及管理能力，才能保證產品質量的穩定性。
從技術角度，中間相瀝青基碳纖維最大的挑戰性在於其關鍵原料——高可紡性中間相瀝青的製備。
李四中指出：“國內一些企業雖已建成中間相瀝青基纖維生產線，但原料的穩定供給仍是關鍵問題，有裝置未必能生產出產品，瀝青製備的穩定性比纖維生產更具挑戰。”
要實現中間相瀝青穩定的規模化製備，需要解決瀝青原料波動性、原料合成方案、反應器設計除錯等一系列關鍵難題，其中，一個非常大的難點是原料合成中稠環芳烴大小的問題。稠環芳烴的大小與形成液晶相的難易程度相關，稠環芳烴平面越大，越容易形成液晶相，但其流動性較差，二者相互矛盾，是造成產業化難度大的主要原因之一。
“中欣新碳”從分子設計的角度實現突破，李四中介紹：“我們需要合成一種既能夠比較容易形成中間相，又具有非常好的流動性的物質，這是最大的難度。我們相當於從有機化學合成的角度出發解決了這一難題。”
目前，“中欣新碳”已經實現中間相瀝青50 噸/年規模化穩定製備和中間相瀝青基碳材料的小規模製備，主要技術指標及效能與三菱公司紡絲級瀝青相當。據李四中介紹，“中欣新碳”中間相瀝青產品能同時滿足紡絲和製作泡沫碳產品的需求，量產後已實現面向科研院所和航空航天單位的銷售。
圖注：“中欣新碳”工廠及產品
與國際巨頭索爾維、三菱等千噸級別的生產量相比，國內中間相瀝青廠商普遍還有很大的差距，但穩定的規模化量產已經是創新突破的重要一步。
軍用、民用雙領域推廣，
加速市場驗證
相關資料顯示，2019-2023年是中國碳纖維產能的爆發期，五年產能翻了近五倍。2024年，國內產能增速減緩，新增投產專案進入冷靜期。
李四中分析，目前國內PAN基碳纖維的新增產能較多，而需求放緩，導致部分企業出現了虧損狀態，因此新增投產專案進入冷靜期。這一市場變化，也是行業對理性發展的迴歸：“前兩年市場火爆，主要是因為風電增長迅速，導致了一些蜂擁而上的無序競爭。對於碳纖維這種小眾市場來說，真正需要的是冷靜下來，像日本的企業那樣互相配合，一步一步地把市場做起來，而不是讓市場出現大的波峰和波谷。”
與PAN基碳纖維需求波動的局面不同，中間相瀝青基碳纖維作為一種關鍵性、戰略性材料，國內市場需求亟待滿足，但考驗在於市場驗證。
李四中坦言，中間相瀝青“狼來了”的故事上演了很多次，行業對中間相瀝青的穩定量產保持觀望態度。一些企業投產後良品率低、價格高企的問題進一步增加了行業應用的難度。
目前“中欣新碳”面臨主要的問題就是中間相瀝青及碳纖維產品的應用推廣。李四中表示：“國內對於這種材料還比較陌生，因為過去中國不能量產，相對下游客戶如航天單位這些終端應用單位，都還處於技術驗證和小規模試用階段，需要時間來完成一種新材料向下遊的共同研發、應用驗證。同時應用需要的工藝裝置成熟、產線調整，都需要譬如高效能碳碳複合材料企業、特碳企業、高導熱介面材料企業以及航空航天的國家隊等，多方共同努力推動產業升級。”
“中欣新碳”共同創始人，原廈門火炬創投總經理伍毓新介紹，在產品戰略方面，“中欣新碳”採取了民用和軍用兩條腿走路的策略：一方面，民品領域的5G通訊、光通訊、智算中心應用的TIM熱介面等場景對於中間相瀝青碳纖維已有應用，驗證週期相對較短，從國產替代角度加大銷售推廣，結合自主研發的“石墨烯+中間相瀝青”等第三代TIM高導熱介面材料產品，力爭三年突破上億元銷售。
另一方面，爭取進入國家級別或者省級的軍民融合重大專項專案庫，從軍工航天應用場景上，解決高可紡性中間相瀝青和瀝青基碳纖維等關鍵性戰略材料的穩定量產突破，在航天航空領域獲得量產訂單，週期預測在2-3年左右。
目前，“中欣新碳”瀝青纖維線建設正在推進，預計今年8月實現運轉。未來，“中欣新碳”將堅持技術研發與市場拓展並進的策略，推動中間相瀝青及中間相瀝青碳纖維的產業化程序。
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