（一）羅格·貝肯發現“完美石墨（Perfect Graphite）”，奠定高性能碳纖維技術的科學基礎
高性能(neng)碳纖維技術的(de)基礎科(ke)學(xue)研究發端(duan)于1956年(nian)。
1955年，羅格(ge)·貝(bei)肯（Roger Bacon，1926–2007）（圖4）獲得凱斯理(li)工學院(yuan)（Case Institute of Technology）固體物理(li)學博(bo)士(shi)學位。1956年，他加入帕爾馬技(ji)術中心，直至1986年。
最初，貝肯的(de)(de)(de)(de)研究目標是(shi)測(ce)量碳三相點（固、液、氣態(tai)的(de)(de)(de)(de)熱力學(xue)平衡點）處的(de)(de)(de)(de)溫度(du)和(he)壓(ya)力，這(zhe)需要在近(jin)100個大氣壓(ya)（atm）和(he)3900開氏(shi)度(du)（K，約3626.85°C）的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下進(jin)行測(ce)量。他(ta)(ta)用的(de)(de)(de)(de)實驗裝置與早期的(de)(de)(de)(de)碳電弧燈原理(li)相同，區別只(zhi)是(shi)運行壓(ya)力更高。研究過程中，他(ta)(ta)發現，當壓(ya)力較低時，直流碳弧爐負極上的(de)(de)(de)(de)氣態(tai)碳生長(chang)(chang)成了石(shi)筍(sun)狀的(de)(de)(de)(de)長(chang)(chang)絲。這(zhe)些(xie)長(chang)(chang)絲就是(shi)呈稻草狀嵌入到沉(chen)積(ji)物中的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨晶須。石(shi)墨晶須最長(chang)(chang)有(you)1英吋（2.54cm），直徑只(zhi)有(you)人(ren)的(de)(de)(de)(de)頭發的(de)(de)(de)(de)十分之一(yi)，卻可(ke)承受(shou)彎(wan)曲(qu)和(he)扭(niu)結而不脆斷，其特性令人(ren)驚奇。
1960年，貝(bei)肯在《應用物(wu)理（Journal of Applied Physics）》雜志上就此發表了論文，成為(wei)了高性能碳纖維技術基礎研(yan)究史上的(de)(de)(de)里程碑。貝(bei)肯認(ren)為(wei)，石墨(mo)晶(jing)(jing)須是石墨(mo)聚合物(wu)，是一種(zhong)純(chun)粹的(de)(de)(de)碳形(xing)式，碳原子(zi)排列(lie)在六(liu)角(jiao)型的(de)(de)(de)片體中；它是卷起來的(de)(de)(de)石墨(mo)片層，其(qi)中，晶(jing)(jing)體學(xue)的(de)(de)(de)c軸正(zheng)好垂直于旋轉(zhuan)軸；其(qi)柱面(mian)(mian)的(de)(de)(de)橫截面(mian)(mian)呈圓(yuan)形(xing)或橢圓(yuan)形(xing)。氬氣環境中，92atm、3900K（開(kai)氏度，約3626.85°C）下，可制成石墨(mo)晶(jing)(jing)須。其(qi)拉伸強力、彈性模量和室(shi)(shi)溫電導率分別為(wei)20GPa、700GPa和65μΩ·cm，與單晶(jing)(jing)相似(si)。所以，它雖然不(bu)是單晶(jing)(jing)，但(dan)是，它沿長(chang)絲軸向表現(xian)出(chu)(chu)了單晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)性狀。1960年，貝(bei)肯關于石墨(mo)晶(jing)(jing)須的(de)(de)(de)發現(xian)發明(ming)獲得了美國專利(li)（專利(li)號：2957756）（圖5）。貝(bei)肯當時認(ren)為(wei)，制備(bei)石墨(mo)晶(jing)(jing)須還只是實驗室(shi)(shi)成果(guo)，要利(li)用其(qi)原理制造出(chu)(chu)有實用價值的(de)(de)(de)碳纖維，路還很長(chang)。
此后十幾年(nian)的(de)(de)研究，就(jiu)是要(yao)獲得低成本、高效率(lv)生產(chan)具有石墨晶須(xu)特性(xing)的(de)(de)高性(xing)能碳纖(xian)維(wei)技術。
圖5 羅格·貝肯(ken)石墨晶(jing)須(xu)發現和制備石墨晶(jing)須(xu)的技術發明獲(huo)得的專(zhuan)利
發現石(shi)(shi)墨(mo)(mo)晶(jing)須及其(qi)特性并發明實驗室(shi)制備石(shi)(shi)墨(mo)(mo)晶(jing)須方(fang)法的60年后，2016年10月25日，羅(luo)格·貝肯入選(xuan)美國(guo)國(guo)家發明家名人堂（National Inventors Hall ofFame）。（圖6）
圖6. 羅格·貝肯入(ru)選美國國家發(fa)明(ming)家名人堂
（二）高強高模碳纖維技術的進步與早期商業化應用
1959年，帕爾馬(ma)技(ji)(ji)術(shu)中心的(de)(de)(de)(de)科學(xue)家們就發明(ming)(ming)了(le)(le)(le)(le)高(gao)性能(neng)人(ren)造絲基碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)制備技(ji)(ji)術(shu)。加利·福特（Curry E. Ford）和查爾斯·米切爾（Charles V. Mitchell）發明(ming)(ming)了(le)(le)(le)(le)3000°C高(gao)溫下熱(re)處(chu)理人(ren)造絲制造碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)工藝(yi)技(ji)(ji)術(shu)，生(sheng)產出(chu)了(le)(le)(le)(le)當時強(qiang)度最高(gao)的(de)(de)(de)(de)商業(ye)化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)，并獲得了(le)(le)(le)(le)專利（專利號：3107152）（圖(tu)7）。美國空軍(jun)材(cai)料(liao)(liao)實驗室(shi)（U.S. Air Force MaterialsLaboratory）很快就采(cai)用這種人(ren)造絲基碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)作(zuo)為酚(fen)醛樹脂(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)強(qiang)體(ti)，研制了(le)(le)(le)(le)用于航天(tian)器熱(re)屏蔽層(ceng)的(de)(de)(de)(de)復(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)。其作(zuo)用是，返(fan)回(hui)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)時，導彈或火箭殼(ke)體(ti)與大(da)(da)氣(qi)劇烈摩(mo)擦，表面形(xing)成高(gao)溫，酚(fen)醛樹脂(zhi)(zhi)吸熱(re)后緩慢分(fen)解，碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)使酚(fen)醛樹脂(zhi)(zhi)不(bu)被燒毀(hui)，保證彈箭完(wan)成大(da)(da)氣(qi)層(ceng)中的(de)(de)(de)(de)行程。1963年，碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)增(zeng)強(qiang)樹脂(zhi)(zhi)復(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)技(ji)(ji)術(shu)研究取(qu)得實質性突(tu)破(po)，復(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)技(ji)(ji)術(shu)跨(kua)入(ru)“先進復(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)”時代。此(ci)前，樹脂(zhi)(zhi)基復(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)強(qiang)體(ti)一(yi)直被玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)和硼纖(xian)(xian)維(wei)(wei)壟(long)斷。相較玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)和硼纖(xian)(xian)維(wei)(wei)，碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)作(zuo)為增(zeng)強(qiang)體(ti)，性價比(bi)更佳(jia)。
圖7 加利·福特纖維態石(shi)墨的發明專(zhuan)利
1964年(nian)，衛斯理·沙拉(la)蒙(meng)（Wesley A. Schalamon）和(he)羅格(ge)·貝肯一起，發(fa)明(ming)了商業化制(zhi)造高(gao)(gao)模(mo)量(liang)(liang)人造絲(si)基碳纖(xian)維的(de)(de)技(ji)術；2800° C以(yi)上高(gao)(gao)溫下“熱拉(la)伸（hot-stretching）”人造絲(si)，使石(shi)墨層取向與纖(xian)維軸向幾乎平行；技(ji)術關鍵是，在加熱過程(cheng)中拉(la)伸纖(xian)維，而非在達到(dao)(dao)高(gao)(gao)溫之后再進行拉(la)伸。這種工(gong)藝使纖(xian)維模(mo)量(liang)(liang)提(ti)高(gao)(gao)了10倍，是制(zhi)備具有與石(shi)墨晶須相同性能的(de)(de)碳纖(xian)維的(de)(de)關鍵一步(bu)。1965年(nian)末，采(cai)用該技(ji)術制(zhi)造的(de)(de)Thornel 25牌號的(de)(de)碳纖(xian)維投入市場。此后10多年(nian)里(li)，美國(guo)聯(lian)合碳化物公司采(cai)用高(gao)(gao)溫熱拉(la)伸工(gong)藝研發(fa)出了一系列(lie)高(gao)(gao)模(mo)量(liang)(liang)碳纖(xian)維，Thornel系列(lie)產品的(de)(de)模(mo)量(liang)(liang)達到(dao)(dao)了830GPa。沙拉(la)蒙(meng)和(he)貝肯的(de)(de)這項發(fa)明(ming)于1973年(nian)獲得(de)了專利（專利號：3716331）（圖8）。
圖8 衛斯理·沙拉蒙高模量碳纖維制備工藝(yi)的發(fa)明專利
（三）倫納德·辛格發明中間相瀝青基石墨纖維制造技術
高(gao)(gao)溫(wen)熱(re)處理過程中，材(cai)料(liao)內(nei)部(bu)結構(gou)會從無序(xu)變(bian)為(wei)有(you)序(xu)。含(han)(han)碳(tan)(tan)物(wu)質，1000°C下，可(ke)被(bei)碳(tan)(tan)化成含(han)(han)碳(tan)(tan)量約99%的(de)碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)；2500 °C時，可(ke)被(bei)碳(tan)(tan)化成含(han)(han)碳(tan)(tan)量100%的(de)碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)。 然而，并非所有(you)含(han)(han)碳(tan)(tan)物(wu)質經高(gao)(gao)溫(wen)熱(re)處理后，都(dou)能得到真(zhen)正的(de)石(shi)墨。只有(you)那些結構(gou)足(zu)夠有(you)序(xu)、可(ke)形成石(shi)墨晶須的(de)含(han)(han)碳(tan)(tan)物(wu)質，才(cai)能經高(gao)(gao)溫(wen)熱(re)處理制(zhi)成具(ju)有(you)高(gao)(gao)導(dao)熱(re)、高(gao)(gao)導(dao)電和(he)高(gao)(gao)硬度等特性的(de)純石(shi)墨。聚丙烯腈和(he)人造(zao)絲都(dou)不屬于(yu)這類含(han)(han)碳(tan)(tan)物(wu)質，故(gu)不可(ke)能經高(gao)(gao)溫(wen)熱(re)處理制(zhi)成石(shi)墨纖(xian)維。要制(zhi)造(zao)更高(gao)(gao)性能的(de)碳(tan)(tan)纖(xian)維，必需一種新材(cai)料(liao)作為(wei)前驅(qu)體(ti)。
倫納德(de)·辛格（Leonard S. Singer，1923-2015，圖9）為(wei)此開(kai)辟了道路。20世(shi)紀(ji)50年代中期，辛格從(cong)芝加哥大(da)學（University of Chicago）獲博士學位(wei)后，加入(ru)帕爾馬技(ji)術中心，從(cong)事電(dian)子自(zi)旋共(gong)振研(yan)究。
雖然沒有(you)任何碳(tan)或石(shi)墨研究經驗，但他(ta)卻(que)試圖研究碳(tan)化的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)理。加熱石(shi)油和(he)(he)煤等原料(liao)，就產生了瀝(li)(li)青(qing)樣物(wu)(wu)(wu)質。石(shi)油基(ji)和(he)(he)煤基(ji)瀝(li)(li)青(qing)是(shi)制造碳(tan)和(he)(he)石(shi)墨制品的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎原料(liao)。瀝(li)(li)青(qing)含(han)碳(tan)量(liang)(liang)90%以上，遠高(gao)于(yu)人造絲和(he)(he)丙烯腈。它們(men)是(shi)分(fen)子量(liang)(liang)分(fen)布很(hen)廣的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)百種芳烴類(lei)(lei)物(wu)(wu)(wu)質構(gou)成的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜混合(he)物(wu)(wu)(wu)，是(shi)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)前軀體有(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)。同期(qi)，有(you)研究表明(ming)，這類(lei)(lei)混合(he)物(wu)(wu)(wu)中的(de)(de)(de)(de)(de)多數(shu)物(wu)(wu)(wu)質是(shi)各向(xiang)同性的(de)(de)(de)(de)(de)，通過進(jin)一步聚合(he)，可使其分(fen)子以分(fen)層的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)式得以取(qu)向(xiang)。
1970年，辛(xin)格解決了(le)制備高模(mo)量(liang)(liang)瀝(li)(li)青(qing)基碳纖維(wei)(wei)的(de)關鍵技(ji)術；其技(ji)術核心是(shi)，液(ye)晶(jing)或中間相(xiang)是(shi)實現高模(mo)特性的(de)關鍵。中間相(xiang)瀝(li)(li)青(qing)重量(liang)(liang)的(de)80-90%可轉化(hua)為(wei)碳，且具(ju)有極佳的(de)導(dao)熱(re)、導(dao)電(dian)、抗氧化(hua)、低熱(re)膨脹率(lv)等性能。他成功(gong)地將原料(liao)(liao)瀝(li)(li)青(qing)處理(li)成了(le)中間相(xiang)或液(ye)晶(jing)態瀝(li)(li)青(qing)，進而通過流動和剪切使其實現取(qu)(qu)(qu)向(xiang)。辛(xin)格和助手艾倫·切麗（Allen Cherry）設計了(le)一臺“太妃糖牽引（taffy-pulling）”機，并用(yong)它給粘稠的(de)中間相(xiang)瀝(li)(li)青(qing)施加張力，使其分子重新(xin)排(pai)序(xu)，然后進行熱(re)處理(li)。這項技(ji)術取(qu)(qu)(qu)得(de)了(le)成功(gong)，他們(men)制得(de)了(le)高度取(qu)(qu)(qu)向(xiang)的(de)石墨纖維(wei)(wei)。1975年，聯合碳化(hua)物公司(si)開(kai)始商業(ye)化(hua)生(sheng)產Thornel P-SS牌號的(de)連(lian)續長絲；1980-82年，其模(mo)量(liang)(liang)已達690-830GPa。1977年，辛(xin)格獲(huo)得(de)了(le)石墨纖維(wei)(wei)及其制造工藝的(de)專(zhuan)利（專(zhuan)利號：3919387）（圖(tu)10）。美國空軍材料(liao)(liao)實驗室（AFML）和美國海軍（NSSC）資助了(le)辛(xin)格的(de)研究。
圖10 倫納德·辛格制備高中間(jian)相含量(liang)瀝(li)青(qing)纖維的(de)專(zhuan)利
瀝(li)青(qing)雖是一(yi)種相對廉(lian)價的原料，但其(qi)制成的碳纖維(wei)，成本差異卻非常大。模量較(jiao)低、非石墨化(hua)、較(jiao)廉(lian)價的中(zhong)間相瀝(li)青(qing)基碳纖維(wei)，用(yong)于制造(zao)飛(fei)機剎車片和(he)增強水(shui)泥(ni)。具有超(chao)高模量和(he)超(chao)高熱(re)導(dao)率等(deng)高端性能且(qie)成本昂貴的中(zhong)間相瀝(li)青(qing)基石墨纖維(wei)，被用(yong)于制造(zao)火箭噴(pen)管(guan)喉襯(chen)、導(dao)彈鼻(bi)錐(zhui)和(he)衛星結構(gou)等(deng)關鍵零部件，是不可替代的關鍵航(hang)天材料。
五、美國聚丙烯(xi)腈基碳纖維技(ji)術的(de)錯過與回歸
人造絲、聚丙(bing)烯(xi)腈(jing)或瀝青，是(shi)碳(tan)纖維(wei)(wei)的(de)(de)三(san)大前驅體。其中，丙(bing)烯(xi)腈(jing)基(ji)碳(tan)纖維(wei)(wei)（Polyacrylonitrile ?PAN?-based Carbon Fibers）的(de)(de)綜合性能(neng)特(te)別(bie)突出，已在許多領域取代(dai)了人造絲基(ji)碳(tan)纖維(wei)(wei)。碳(tan)纖維(wei)(wei)性能(neng)得(de)以(yi)跨越式提升(sheng)的(de)(de)原(yuan)(yuan)因，就(jiu)是(shi)發明了更(geng)好(hao)的(de)(de)丙(bing)烯(xi)腈(jing)纖維(wei)(wei)。英國和日本的(de)(de)科(ke)學家最先研發出了純丙(bing)烯(xi)腈(jing)聚合物，加工中，其分子(zi)鏈(lian)中連續(xu)的(de)(de)碳(tan)原(yuan)(yuan)子(zi)和氮原(yuan)(yuan)子(zi)鏈(lian)可形(xing)成高度取向的(de)(de)石墨樣層，從(cong)而降低了對熱拉(la)伸的(de)(de)需求。
1941年(nian)(nian)，美國杜(du)邦(bang)公司(si)發(fa)明了(le)丙(bing)(bing)烯腈(jing)纖(xian)維(wei)技(ji)術。1950年(nian)(nian)，杜(du)邦(bang)公司(si)開始商(shang)業化生(sheng)產“奧綸（Orlon）”品(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)丙(bing)(bing)烯腈(jing)纖(xian)維(wei)。1944-45年(nian)(nian)，聯合碳(tan)(tan)化物公司(si)的(de)(de)(de)溫特（L. L. Winter）就發(fa)現(xian)了(le)丙(bing)(bing)烯腈(jing)在灰化溫度下(xia)不熔(rong)融的(de)(de)(de)特性，并(bing)認為(wei)其可被制成(cheng)纖(xian)維(wei)形態的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)材料。1950年(nian)(nian)，胡茲(zi)（Houtz）發(fa)現(xian)，在空氣(qi)中、200°C下(xia)熱處理丙(bing)(bing)烯腈(jing)纖(xian)維(wei)，制得的(de)(de)(de)產品(pin)(pin)具(ju)有很好的(de)(de)(de)防火性能。后(hou)來，類似的(de)(de)(de)產品(pin)(pin)被稱為(wei)“黑奧綸（Black Orlon）”。原本(ben)，這(zhe)些發(fa)現(xian)應(ying)該是(shi)研(yan)發(fa)高(gao)性能PAN基(ji)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)技(ji)術的(de)(de)(de)出發(fa)點，但由于過度關注人造絲基(ji)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)技(ji)術研(yan)究，美國科學家們(men)錯過了(le)PAN基(ji)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)技(ji)術的(de)(de)(de)發(fa)展機遇(yu)。
在(zai)(zai)西(xi)方(fang)科(ke)學(xue)家幾乎(hu)不知情的(de)(de)情況(kuang)下，日(ri)本科(ke)學(xue)家一直在(zai)(zai)默默地(di)開(kai)展PAN基(ji)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)研究。1961年(nian)，日(ri)本產業(ye)技(ji)術(shu)(shu)綜合(he)研究院（Government IndustrialResearch Institute）的(de)(de)進藤昭男（Akio Shindo），在(zai)(zai)實驗(yan)室(shi)中制得了模(mo)量140GPa的(de)(de)PAN基(ji)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)，高出(chu)(chu)人造絲基(ji)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)模(mo)量的(de)(de)3倍。進藤昭男的(de)(de)發(fa)明(ming)得到了日(ri)本科(ke)學(xue)屆和工(gong)業(ye)屆的(de)(de)迅(xun)速推廣(guang)，日(ri)本東麗工(gong)業(ye)公司(si)(si)（Toray Industries）開(kai)發(fa)了性能(neng)(neng)極優異的(de)(de)丙烯腈原絲，并建立了碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)中試工(gong)廠，從此(ci)占據(ju)了PAN基(ji)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)領導地(di)位(wei)。1970年(nian)，日(ri)本東麗公司(si)(si)與美(mei)國(guo)聯(lian)合(he)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化物公司(si)(si)簽(qian)署技(ji)術(shu)(shu)合(he)作協議，后者(zhe)以(yi)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化技(ji)術(shu)(shu)交換前者(zhe)的(de)(de)丙烯腈原絲技(ji)術(shu)(shu)，并很快生產出(chu)(chu)了高性能(neng)(neng)PAN基(ji)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)，從而把美(mei)國(guo)帶(dai)回(hui)了碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)纖維(wei)(wei)(wei)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)前沿。
六、結論
綜觀美國碳纖(xian)維技(ji)術(shu)的早期(qi)發展歷程，以下規律和事實(shi)值得注(zhu)意(yi)：
（一）碳纖維誕生于電光轉換裝置的產品發明。
19世(shi)紀中后期(qi)，是(shi)科(ke)學革(ge)(ge)命和工業革(ge)(ge)命的(de)成(cheng)果爆發(fa)期(qi)，大量(liang)的(de)科(ke)學發(fa)現(xian)和技術發(fa)明涌(yong)現(xian)出來，為(wei)人類社會(hui)進入現(xian)代(dai)化時(shi)(shi)代(dai)貢(gong)獻了文明成(cheng)果。碳纖維技術正是(shi)在(zai)這(zhe)樣的(de)時(shi)(shi)代(dai)背景下(xia)產(chan)生(sheng)的(de)。為(wei)了點亮暗夜(ye)，斯萬和愛迪生(sheng)發(fa)明了將電轉(zhuan)化為(wei)光的(de)電燈，作為(wei)電燈的(de)發(fa)光體(ti)，碳纖維悄然誕生(sheng)。
初(chu)生(sheng)(sheng)的(de)碳纖維(wei)，并不引人矚目。因為，電燈是那時(shi)(shi)人們關注的(de)焦(jiao)點。盡管(guan)碳纖維(wei)的(de)重要(yao)(yao)性(xing)被暫(zan)時(shi)(shi)忽略，但只要(yao)(yao)是有(you)生(sheng)(sheng)命力的(de)事物(wu)就一(yi)定會走上出生(sheng)(sheng)、成長、成熟、衰亡(wang)和重生(sheng)(sheng)的(de)規律性(xing)過程。技(ji)術、產品(pin)與生(sheng)(sheng)物(wu)體一(yi)樣。
（二）高性能碳纖維技術誕生于基礎研究的科學發現。
石墨(mo)晶須，及其特性和微觀結構，是在基礎科學(xue)研(yan)究(jiu)中發現(xian)的(de)(de)。這一(yi)發現(xian)，為高性能(neng)(neng)碳纖(xian)維制造技術(shu)(shu)研(yan)究(jiu)提供了方(fang)向和目(mu)標(biao)。20世紀50-70年(nian)代，基礎科學(xue)研(yan)究(jiu)的(de)(de)發現(xian)和大量工程技術(shu)(shu)的(de)(de)發明(ming)，對(dui)于(yu)高性能(neng)(neng)碳纖(xian)維技術(shu)(shu)的(de)(de)成熟和完善，功不可沒。
（三）高性能碳纖維技術領域存在著“美日同盟”。
日(ri)(ri)本科學家(jia)進(jin)藤昭男(nan)之(zhi)所以萌生(sheng)開(kai)展(zhan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)研究的(de)(de)念頭(tou)，是(shi)因為(wei)受到了美(mei)國(guo)該領域(yu)技術(shu)(shu)進(jin)展(zhan)報(bao)道的(de)(de)啟發(fa)。日(ri)(ri)本東麗(li)公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)成功實現PAN基碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)商業(ye)化后，與美(mei)國(guo)聯合碳(tan)(tan)(tan)(tan)化物公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)簽署(shu)原絲與碳(tan)(tan)(tan)(tan)化技術(shu)(shu)互換協議，使兩家(jia)公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)同時擁有了高(gao)性(xing)能碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)產(chan)的(de)(de)全(quan)過(guo)程(cheng)技術(shu)(shu)。此后，其它日(ri)(ri)本公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)也生(sheng)產(chan)出了性(xing)能優異的(de)(de)丙(bing)(bing)烯腈(jing)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)前(qian)(qian)驅(qu)體(ti)。日(ri)(ri)本住友公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)（Sumitomo Corporation）為(wei)美(mei)國(guo)赫爾(er)克里斯公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)（Hercules Incorporated）提供(gong)丙(bing)(bing)烯腈(jing)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)前(qian)(qian)驅(qu)體(ti)，并(bing)經英國(guo)考陶爾(er)斯公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)（CourtauldsPLC）授(shou)權生(sheng)產(chan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)。1美(mei)日(ri)(ri)技術(shu)(shu)合作使高(gao)性(xing)能碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)技術(shu)(shu)得以快速研發(fa)并(bing)廣泛應用(yong)。今天，美(mei)國(guo)波音飛(fei)機采用(yong)的(de)(de)都是(shi)日(ri)(ri)本東麗(li)公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)生(sheng)產(chan)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)。2015年(nian)，日(ri)(ri)本東麗(li)公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)又把從丙(bing)(bing)烯腈(jing)原絲到碳(tan)(tan)(tan)(tan)化的(de)(de)全(quan)過(guo)程(cheng)碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)產(chan)工廠(chang)建在了美(mei)國(guo)，以滿足波音公(gong)司(si)(si)(si)(si)(si)生(sheng)產(chan)先進(jin)飛(fei)機對碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)快速增長的(de)(de)需求。美(mei)日(ri)(ri)的(de)(de)技術(shu)(shu)互動，是(shi)推(tui)動高(gao)性(xing)能碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)技術(shu)(shu)不斷向前(qian)(qian)沿發(fa)展(zhan)的(de)(de)重要因素(su)之(zhi)一。
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