2012年我國的鋼產量已經達到了7.16億噸，產值超過3萬億元，只要把其中的超級鋼比例提高1%，其帶來的直接經濟效益增量就會超過數十億元。

自重更輕而硬度更高，似乎是人們一直不懈追求的方向，針對這種需求，碳纖維和超級鋼的開發應用已經成為國際上新材料領域和鋼鐵領域令人矚目的研究熱點。

既輕又堅固的新材料，似乎從未如此像今天這樣近距離的走進過我們的生活。

在剛剛過去的1月份，寶馬公司在中國推出了全新進口5系轎車，這款車最大看點之一，就是其超輕量級的碳纖維引擎蓋有效的降低了重量。

去年，一家科技網站稱，蘋果正在打造一款神秘設備，而它要用到碳纖維材質。消息稱，碳纖維材質部件主要用于設備的外殼部分?；蛟S不久的將來，iphone 6外殼由碳纖維材料打造也說不定。

以細晶粒、高強度、低成本、環境友好為特征的超級鋼，自本世紀初在寶鋼、鞍鋼、本鋼等實現工業生產之后，在鋼鐵企業掀起一陣陣超級鋼旋風，各廠競相開發超級鋼板帶材、棒線材等產品，超級鋼產量由最初的幾千噸試制品迅速飆升到數千萬噸。超級鋼的技術思路已經深入人心。目前，已由企業個別行動升級為行業規范和國家標準。

超級鋼：挺起和平發展脊梁

&ldquo30年后，將是&lsquo超級鋼鐵&rsquo的時代。&rdquo 我國軋鋼領域的著名專家東北大學劉相華教授在接受科技日報采訪時，表達了自己對于超級鋼未來發展趨勢的預測。

2012年，央視《創新中國》欄目報道，我國的微晶鋼（超級鋼）居于世界領先地位。超級鋼的特點是：低成本、高強韌性、環境友好、節省合金元素和有利于可持續發展，被視為鋼鐵領域的一次重大革命；我國是目前世界上唯一實現超級鋼的工業化生產的國家，其他國家的超級鋼尚未走出實驗室。

劉相華表示，目前的鋼鐵材料還遠未達到強韌性的理論極限，&ldquo超級鋼鐵&rdquo研究還將繼續下去，這幾年我國陸續出現的第三代汽車鋼、高品質特殊鋼等就是例證。

超級鋼發展的另一個著眼點是廢鋼的再利用，30年后我國將有更多的鋼鐵陸續退出服役期成為廢鋼，廢鋼的循環利用比用鐵礦石煉鋼簡單廉價，到那時超級鋼因其成分簡單而發揮出無可比擬的優勢。

據劉相華介紹，2012年我國的鋼產量已經達到了7.16億噸，產值超過3萬億元，只要把其中的超級鋼比例提高1%，其帶來的直接經濟效益增量就會超過數十億元。

劉相華說，開發超級鋼的歷程可以追溯到1998年，那時我國鋼產量已經躍居世界第一，但是品種質量與國外差距很大?？萍疾糠謩e在1998年和2001年啟動了973計劃：《新一代鋼鐵材料研究》和863計劃：《500mpa碳素鋼先進制造技術》。在這兩個重大項目的支持下，東北大學與寶鋼、一汽等企業合作，2002年成功地實現了超級鋼的工業生產并用于汽車制造，這標志著我國超級鋼開發應用走到國際前列。

在這兩個重大項目結題之后，作為國家層面的超級鋼開發整體上告一段落，超級鋼的思想已經深入人心，作為超級鋼標志性成果的一系列技術措施在全國遍地開花。

&ldquo開發超級鋼過程中形成的技術思路，十多年來一直影響著鋼材品種開發和質量提升的發展趨勢。&rdquo 劉相華說道。

近年來已經把超級鋼低成本、高強度的思想升級為低成本、高性能。除了強度這個重要的指標之外，在經歷一系列破壞性地震、海嘯等重大自然災害之后，人們更加關注鋼材的屈強比、抗震性、耐火性等關乎人類生命安全的鋼材技術指標。&ldquo超級鋼的技術指標體系中，不再是&lsquo強度&rsquo一枝獨秀，而是強度、塑性、韌性以及抗震性和耐火性等使用性能全面提升。&rdquo 劉相華說。

隨著我國超過美國成為汽車產量第一大國，汽車用鋼品種質量發展迅速。劉相華介紹，汽車用鋼的主導產品的強度等級正在由200&mdash400mpa向500&mdash800mpa的方向發展，個別部件甚至超過了1000mpa。低成本、高性能的技術路線，取得成功。

貫穿超級鋼開發中低成本、高性能的思想，不僅可用于提升材料內部的性能，也可以外延用于優化鋼材的形狀尺寸。這方面，劉相華教授領導的東北大學差厚板課題組近幾年在變厚度軋制方面的科研實踐取得了成效。

據統計，差厚板用于汽車制造減重效果可達10&mdash40%。劉相華表示，令人興奮的是，今年3月7日上海汽車集團召開了&ldquo連續差厚板自主技術國內首次成功量產應用總結會&rdquo，標志著變厚度軋制技術已經由實驗室進入大生產。給超級鋼產品插上變厚度的翅膀，將開辟出鋼材節能減排的一片新天地。

碳纖維：突出技術封鎖重圍

中國用聚丙烯腈為原料生產碳纖維的研究始于1962年，起步可謂不晚，但長期未取得實質性進展。國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副秘書長李克健在接受采訪時曾表示，由于碳纖維在航空航天等國防工業中有重要用途，西方國家將其視為軍用物資，對中國&ldquo禁運&rdquo，更不轉讓生產技術。

去年9月，中科院寧波材料所把一輛碳纖維小汽車開進了人才科技周的高新技術成果交易洽談會賺足了眼球，亮點主要在其外殼上：在普通材質的汽車引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會有凹陷，而這輛車的車殼卻非常堅固，用力敲擊車蓋后會迅猛反彈，表面絲毫未損。伴隨著這次亮相，徹底顛覆了纖維一詞在人們腦海中的柔弱印象。

&ldquo這種碳纖維復合材料做的車，比起普通用鋼材制造的汽車，它的最大特點是輕和快。&rdquo中科院寧波材料所的趙曉光介紹說，這輛車拋棄了傳統的鋼結構，大量采用彈纖維材料制成，比普通鋼材的汽車重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車每小時可以多開50公里。

體重減輕了，安全性如何？機械科學研究院復合材料專家陳長年介紹到，雖然碳纖維看起來像塑料，但實際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強，特別是用碳纖維做成的方向盤，機械強度和抗沖性相比大大提高。在復合材料的&ldquo武裝&rdquo下，這輛小車反倒成了家用車中的&ldquo裝甲車&rdquo。據陳長年透露，現在這種碳纖維材料已經在高速列車的裙擺上應用。

碳纖維不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。與傳統的玻璃纖維(gf)相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱芙拉纖維(kf-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將pan基cf浸泡在強堿naoh溶液中，時間已過去30多年，它至今仍保持纖維形態。

陳長年說，碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。

■碳纖維的故事

師昌緒，80歲接過&ldquo燙手山芋&rdquo

1975年，國防科工委召開了一次專題會議，部署國內碳纖維研究工作，并制定了10年發展規劃。1978年，國家科委恢復，碳纖維轉由科委為主管理，新材料處把碳纖維視為重中之重，花費大量精力和經費，碳纖維質量雖有所提高，卻一直難以有大的突破。一連串的失利嚴重挫傷了各方面的信心，國家各部門在20世紀后期的10多年內都不愿或不敢大量投資，使碳纖維研發成為一塊令人望而生畏的&ldquo燙手山芋&rdquo。

直到2000年初，我國著名的物理冶金學家、材料科學家師昌緒找到了李克健說：&ldquo中國的碳纖維上不去，影響國防科技和高新技術發展，關系到國家安全，不搞上去不行。我已近80歲了，80歲以后要少管點事，但想抓一抓碳纖維。&rdquo

師昌緒的意見得到當時科技部高新司副司長石定寰、材料處處長馬燕合、&ldquo863&rdquo計劃新材料領域首席科學家石力開等人的支持，決定在&ldquo863&rdquo新材料領域立軟課題&ldquo聚丙烯腈基碳纖維發展對策研究&rdquo，成立以師昌緒為組長的軟課題組。

2001年10月，科技部決定設立碳纖維專項，當年11月成立了專家小組。2002年2月26日科技部高新司召開&ldquo863&rdquo計劃新材料領域&ldquo十五&rdquo安排通氣會，師先生針對碳纖維專項再次提出：一是目標要明確，二是組織形式要創新，要推行聯合，不能有門戶之見，不能形成&ldquo瓜分體制&rdquo，支持建設高水平的分析測試平臺，支持建立公平、公正、高透明的取樣評價體系。

2002年3月9日，專家組在太原開會，最后修改審定&ldquo&lsquo十五&rsquo戰略目標&rdquo，并按此對戰略目標作了若干重要修改。

2003年1月17日，國家自然科學基金委員會批準碳纖維領域兩個重點項目，由&ldquo宏觀調控經費&rdquo資助。2005年碳纖維項目被批準為國家重大基礎研究項目，獲得了寶貴的基礎研究經費。

當我國碳纖維技術取得進展，產業化起步后，師昌緒立即把國產碳纖維應用提上日程，努力支持開展相關應用研究，并為此爭取專項經費，取得重要成績。

國產碳纖維生產即將取得突破。李克健說，我國

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