我們都知道,人類發(fā)展的歷史是以材料來劃分的,從遠(yuǎn)古的石器時代、青銅器時代,一直到鋼鐵和鋁的時代,F(xiàn)在,人類正逐步邁入一個新材料的時代,這種材料有黑黃金之稱,目前被用于航空航天及軍工等尖端領(lǐng)域的重要部位,也因此被國際上公認(rèn)為戰(zhàn)略物資和技術(shù)禁區(qū)。而江蘇的一家民營企業(yè)卻闖入了這個技術(shù)禁區(qū)。
民營企業(yè)踏入碳纖維領(lǐng)域 錢多多變成錢光光
江蘇省丹陽市,恒神股份。9月上旬,一款導(dǎo)彈構(gòu)件的研制到了最關(guān)鍵的階段。企業(yè)研發(fā)人員正在和采購單位代表交流產(chǎn)品應(yīng)用方面的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。作為一家一家民營企業(yè),之所以研發(fā)跟導(dǎo)彈部件有關(guān)的軍工產(chǎn)品,是因為他們已經(jīng)闖入了一種特殊新型材料的生產(chǎn)領(lǐng)域。
恒神股份董事長錢京:一般我們會說這是一個黑黃金,碳纖維是屬于新一代的材料,實際上未來是可以代替金屬和鋼的,如果你看整個人類的歷史發(fā)展,你會發(fā)現(xiàn),其實我們?nèi)祟惷總時代的劃分是按照材料來劃分的,有石器時代,青銅器時代,我們現(xiàn)在在鋼和鋁的時代,下一個時代,我們叫做碳纖維復(fù)合材料的時代。
碳纖維是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料,它"外柔內(nèi)剛",質(zhì)量相當(dāng)于金屬鋁的二分之一,強度卻是鋼鐵的8倍,并且具有耐腐蝕、高模量也就是高抗變形能力的特性,號稱新型材料之王。正因為這種特性,碳纖維在航空航天以及軍工領(lǐng)域大有用場。
恒神股份總裁張明:比如說對于航天的領(lǐng)域來說,我們大家都知道的這種導(dǎo)彈,它每減輕一公斤,它的射程就可以增加100公里,所以如果你要追求更大的射程,可能就需要有更輕的重量。
碳纖維無疑具有空前的戰(zhàn)略價值和商業(yè)前景,2007年恒神股份的創(chuàng)始人錢云寶敏銳地發(fā)現(xiàn)了這一點。當(dāng)時,他創(chuàng)立十幾年的恒寶股份公司于年初在深圳證券交易所上市,主營業(yè)務(wù)是高端智能產(chǎn)品尤其是金融服務(wù),錢云寶的事業(yè)正是如日中天之時。
錢京:我父親剛進(jìn)入碳纖維這個行業(yè)的時候,手上有的就是資金,我記得恒寶上市以后,他的財富在丹陽市當(dāng)?shù)貞?yīng)該算是排第一吧,我記得當(dāng)時有一個叫胡潤排行榜,我記得當(dāng)時他在全國是排到300多位。
就在這一年,錢云寶雄心勃勃地踏足碳纖維領(lǐng)域,然而短短幾年時間,他就從錢多多變成了錢光光,胡潤財富榜上已經(jīng)看不到他的名字了。他突然發(fā)現(xiàn)空有資金和雄心,卻很難邁進(jìn)碳纖維領(lǐng)域的大門。因為在國際上,碳纖維是一個禁區(qū)。
恒神股份工程技術(shù)中心 資深專家沈真:碳纖維復(fù)合材料,這是美國一直以來都是禁運物資,不光是物資,連技術(shù)也是禁運的,我可以舉個例子,前兩年就有個商人,從美國買了一公斤的T-800碳纖維,就被當(dāng)做間諜抓了。
買點碳纖維材料都不可能,想從國外引進(jìn)碳纖維技術(shù)和設(shè)備更是難于登天,因為碳纖維是戰(zhàn)略物資和前沿技術(shù)。那么,只有資金,沒有技術(shù)、人才和設(shè)備的恒神股份該從何做起呢?
恒神股份董事長錢京:我國是全球最大的腈綸生產(chǎn)國,而我們的原絲實際上就是最精細(xì)的腈綸,那么我父親當(dāng)時就找國內(nèi)最頂尖的腈綸專家,從相鄰產(chǎn)業(yè)尋找突破口,采購功能類似的設(shè)備,進(jìn)行創(chuàng)造性的改造和集成。
要把采購自不同產(chǎn)業(yè)的五花八門的設(shè)備改造集成為一條碳纖維生產(chǎn)線并非易事。每一根碳纖維原絲的直徑不到頭發(fā)絲的五十分之一,而每一束的三千根原絲之間并不粘連。原絲只是生產(chǎn)碳纖維的第一道工序,他們反復(fù)試驗了三年才生產(chǎn)出碳纖維原絲,然而,他們來不及慶祝,就發(fā)現(xiàn)原絲不合格,出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。
如果斷絲數(shù)量達(dá)到一定比例,整個碳纖維產(chǎn)品就可能報廢。斷絲是因為設(shè)備、工藝還是人工操作誤差?畢竟他們都沒有經(jīng)驗,不僅設(shè)備是攢出來的,技術(shù)工人也都是門外漢,像碳纖維編織車間的龐彩萍以前就是織布的,百米之內(nèi)允許有一兩個缺陷,而軍工產(chǎn)品,都是零缺陷。這么細(xì)的碳纖維原絲要做到百米之內(nèi)零缺陷又談何容易。
錢京:比如說我們碳化二期,它那條線是1000噸的千噸線,那么如果說生產(chǎn)12K原絲的話,400束絲一個小時的量,把它單根絲接起來的話,它的總長度大概要達(dá)到260萬公里,如果說從地球到月球來回的話,可以有三個半的來回。
恒神股份碳纖維年產(chǎn)能4000噸,這僅僅是碳化二期車間一個小時生產(chǎn)的原絲長度,而這些設(shè)備都24小時運行,原絲出現(xiàn)斷絲的概率就非常之大,控制難度可想而知。而斷絲控制只不過是碳纖維生產(chǎn)過程中的一個控制點而已,對于碳纖維來說大概有一千兩三百個控制點。
十年才完成碳纖維材料的研發(fā) 這個領(lǐng)域門檻有點高
生產(chǎn)出合格的原絲,只不過是萬里長征邁出了第一步。碳纖維有點像水泥樓板,原絲就相當(dāng)于樓板中的鋼筋,要做成樓板還需要砂石和水泥等材料進(jìn)行合成。從原絲到碳纖維產(chǎn)品,中間必須加入一種特殊材料,進(jìn)行合成。這種特殊材料的技術(shù)才是它的核心。
2011年夏天,恒神創(chuàng)始人錢云寶找到了退休在家的專家沈真。沈真是復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的頂級專家,曾經(jīng)翻譯過被業(yè)界奉為圣經(jīng)的《復(fù)合材料手冊》,也參加過國內(nèi)另一家碳纖維企業(yè)產(chǎn)品軍工應(yīng)用方面的工作。一聽到恒神股份要搞碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈,他大吃一驚,因為這意味著恒神已經(jīng)悄悄闖入了預(yù)浸料領(lǐng)域。
恒神股份工程技術(shù)中心 資深專家沈真:講到預(yù)浸料,這是過去其它碳纖維廠沒有提到的事情,這個我就覺得是個很大忌諱。因為預(yù)浸料就是纖維加上樹脂一種原材料,飛機廠家用的原材料一定是纖維加樹脂,這個是其它碳纖維企業(yè)沒有涉足的領(lǐng)域。
這種材料主要是軍工產(chǎn)品使用,在此之前,從來沒有一家民營企業(yè)涉足預(yù)浸料,發(fā)展碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈,這不僅意味著更嚴(yán)密的技術(shù)壁壘,還意味著更高的門檻。與民用產(chǎn)品鑒定只關(guān)注產(chǎn)品本身不同,進(jìn)入航空和軍工領(lǐng)域的產(chǎn)品,同時還要對生產(chǎn)過程中的一千二三百個參數(shù)全部審核、全程監(jiān)控,也就是審核碳纖維的生產(chǎn)過程是否正常與穩(wěn)定。此外,由于碳纖維是新型材料,不同于常用的鋼材等材料,所以還需經(jīng)過材料驗證。
恒神股份研發(fā)生產(chǎn)的多種規(guī)格的碳纖維產(chǎn)品從2011年7月開始相繼達(dá)到性能指標(biāo)要求,其中兩款產(chǎn)品2015年和2016年分別入選國防科工局一條龍項目。但相關(guān)產(chǎn)品目前還沒有訂單,也不能批量生產(chǎn)。但由于驗證的需求,恒神集團(tuán)必須不停生產(chǎn),不斷檢測批次的穩(wěn)定性,所以就只能不斷投入而沒有任何經(jīng)濟(jì)效益。,其鑒定周期比民用產(chǎn)品至少多了幾倍甚至十倍以上。
正因為這種特殊材料進(jìn)入特殊領(lǐng)域的嚴(yán)格而漫長的鑒定周期,從2007年進(jìn)入碳纖維領(lǐng)域至今十年間,恒神股份雖然成功研發(fā)生產(chǎn)出了多款與國外同等強度和性能的碳纖維產(chǎn)品,卻一直沒有盈利,他們的投入與生產(chǎn)還需要堅持,不能停止。錢京告訴《經(jīng)濟(jì)半小時》的記者,他們前后總共投了46個億,差不多每天燒一百多萬。
錢京的苦笑中包含著一絲無奈。他說,自己的父親錢云寶因為不堪重負(fù),甚至曾經(jīng)有過動搖的念頭,畢竟民營企業(yè)財力有限。但盡管如此,錢云寶還是堅持了下來,甚至押上了自己和家人的房產(chǎn)。就這樣,恒神股份的碳纖維生產(chǎn)線一天也沒有停下,技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品開發(fā)一刻也沒有停止。
天道酬勤,錢云寶和恒神人的付出終于在2016年和2017年接連有了重大突破。
恒神股份董事長錢京:我們恒神目前應(yīng)該是全國已經(jīng)通過的軍工民用航機的項目已經(jīng)通過的和正在做的最多的企業(yè),我們的材料已經(jīng)合格地通過了,我們國家各種軍機項目的驗證,我們正在做C919,C929,包括國外民機項目的驗證,也就是說恒神的材料已經(jīng)成功地在我們軍工的項目和民機的項目里面得到了認(rèn)可。
盡管恒神股份自己還沒有盈利,他們的碳纖維產(chǎn)品剛一問世,國際市場的碳纖維價格應(yīng)聲而落,F(xiàn)在的價格只是原來價格的10%到15%。
然而這個時候,恒神股份的創(chuàng)始人倒下了,剛剛60歲的錢云寶因病于今年4月12日不幸去世,危難之中他的兒子錢京開始執(zhí)掌恒神股份。
錢京:人造纖維行業(yè),十年才算剛剛?cè)腴T,第二個十年才算你取得了一點點成就,第三個十年你才能說我做出的產(chǎn)品是好的。恒神才剛剛完成自己的第一個十年,我們還有另外的二十年要走下去。
我國鹽湖提鋰技術(shù)國際領(lǐng)先 卻因成本問題躑躅于實驗室
盡管創(chuàng)始人已經(jīng)病逝,盡管企業(yè)10年都沒有贏利,創(chuàng)始人的兒子錢京表示為了完成父親的遺愿他一定會堅持下去,而且他堅信他們的碳纖維一定會在航天和其他軍工領(lǐng)域發(fā)揮它的作用。軍工領(lǐng)域,要說最難的就是攻關(guān)新材料,中國航天科技集團(tuán)的湯衛(wèi)平博士也在進(jìn)行新材料的攻關(guān),他要從青海湖里提取蓄電池用的鋰,但是遇到的難題同樣讓人頭疼。
碳酸鋰,是制造鋰電池所必要的原料。從鹽湖中提取鋰資源,這是全球很多科學(xué)家的夢想,因為地球上已探明的鋰資源,60到70%蘊藏在鹽湖中,卻由于提取技術(shù)難度太大而一直在沉睡之中。
最新資料顯示,全球已探明的鋰資源儲量約為3978萬噸,其中中國超過540萬噸儲量,位列全球第五。中國鋰資源85%藏于鹽湖之中,開采技術(shù)一直未有突破。湯衛(wèi)平博士多年在日本從事相關(guān)技術(shù)研究,直到2010年被中國航天科技集團(tuán)八院811所重點引進(jìn),是國家“千人計劃”科學(xué)家之一。
中國航天科技集團(tuán)八院811所副總工程師湯衛(wèi)平 博士:它本身最終的產(chǎn)出是電池極的碳酸鋰的材料,是作為后續(xù)以電動汽車和儲能為代表的鋰離子電池的井噴式發(fā)展所必須要具備的一個前提條件。
回國之前,湯衛(wèi)平博士研究的是海水提鋰技術(shù),并不能直接用來進(jìn)行鹽湖提鋰,研發(fā)鹽湖提鋰技術(shù)并不容易,經(jīng)過千百次的試驗,湯衛(wèi)平團(tuán)隊才研發(fā)出了鹽湖提鋰技術(shù),并自制設(shè)備進(jìn)行了小規(guī)模生產(chǎn)試驗。
在陳列室里,記者看到了湯衛(wèi)平博士的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)劃:2013年,開展氯化錳離子篩鹽湖提鋰中試生產(chǎn);2017年,完成每年萬噸碳酸鋰生產(chǎn)線,實現(xiàn)年產(chǎn)值5億元;2025年,建設(shè)20萬噸碳酸鋰每年生產(chǎn)線,實現(xiàn)年產(chǎn)值100億元。然而,現(xiàn)在已經(jīng)是2017年9月,不僅每年萬噸碳酸鋰生產(chǎn)線是紙上談兵,就連計劃在2013年完成的鹽湖提鋰中試生產(chǎn)也成了空中樓閣。
原來,當(dāng)湯衛(wèi)平團(tuán)隊在上海進(jìn)行鹽湖提鋰技術(shù)研發(fā)的時候,國內(nèi)另有三家企業(yè)和機構(gòu)也在進(jìn)行鹽湖提鋰技術(shù)研發(fā),其中一家已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),在2016年達(dá)到了六七千噸的產(chǎn)量。不過,湯衛(wèi)平團(tuán)隊的鹽湖提鋰技術(shù)與另三家都不相同,提鋰效果也差別很大。
湯衛(wèi)平:在我們的實驗室做的這個效率呢,可以達(dá)到95%和96%,他們產(chǎn)業(yè)上面的效率只有50%前后吧,所以從這個角度來講,我們應(yīng)該是在效率上是他們這些技術(shù)的兩倍左右。
湯衛(wèi)平博士說,他的團(tuán)隊研發(fā)出來的鹽湖提鋰技術(shù),正好可以與其它企業(yè)的技術(shù)互補,將湖水中的鋰資源真正吃干榨凈。然而,自從2013年在這個實驗室完成生產(chǎn)小試,要工業(yè)化所必須的生產(chǎn)中試遲遲未能落地。
作為我國航天科技領(lǐng)域頂級空間電源研究所的技術(shù)帶頭人,湯衛(wèi)平博士研發(fā)過嫦娥奔月計劃玉兔月球車電源系統(tǒng)的技術(shù)方案和很多軍工技術(shù)研發(fā),他研發(fā)的鹽湖提鋰技術(shù)也處于國際領(lǐng)先水平,為何沉睡4年遲遲不能落地呢?
湯衛(wèi)平:我們在跟企業(yè)接觸的時候最多聽到的也就是成本,我們的成本跟現(xiàn)有的一些技術(shù)的來比沒有一個特別明顯的優(yōu)勢,從我們做空間電源這個角度來講呢,我們成本其實考慮得很少。
鹽湖提鋰技術(shù)4年沉睡實驗室中,讓湯衛(wèi)平博士和811所的領(lǐng)導(dǎo)痛切感受到了成本控制的必要和迫切性,這是他們下一步研發(fā)的新課題。
半小時觀察
不管是錢云寶還是湯衛(wèi)平,都在攻關(guān)軍工新材料的過程中遇到了很難突破的瓶頸。軍工產(chǎn)品的門檻高,新材料的門檻更高。要反復(fù)試驗才能被廣泛應(yīng)用在軍工產(chǎn)品中,像國外兩家知名的碳纖維企業(yè)都是虧損三四十年后才開始贏利的。
信念不敗則人生不敗。錢云寶的兒子錢京還有湯衛(wèi)平博士都表示選準(zhǔn)的路就要堅持不懈地走下去。但這路要想越走越寬,還得借助更多的外力,軍民融合融的是技術(shù),更是資源,希望我們的節(jié)目播出后,對碳纖維和鋰提取感興趣的企業(yè),可以跟他們聯(lián)系,讓這兩種重要的材料早點廣泛應(yīng)用。
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