依赖进口成“堵点”
随着造船技术的提升和“双碳”目标的推动，内地及港澳船舶市场对高端绿色船舶的需求越来越旺盛。碳纤维复合材料是船舶领域的一种理想材料，具有重量轻、耐腐蚀、噪音低等特点，相比传统船用材料可进一步节省燃油、降低维护费用，节能减排、低碳环保优势明显。
据介绍，目前国外已研制出民船用碳纤维及配套乙烯基树脂，并已在40米以上级别高速客船中应用多年。但是，国内此前仅在小艇或游艇领域使用碳纤维复合材料，且只用到T300级别的碳纤维（“T”代表拉伸强度，后面的数字越大，碳纤维的力学性能指标越高），在大型客船上的应用仍是空白。
广东中威复合材料有限公司是广州公司碳纤维船舶项目的建造方，也是国内第一家使用碳纤维材料制造40米以上级别高速客船的船企。该工艺需用到T700级别的碳纤维材料配套乙烯基树脂，但国内此强度级别的碳纤维基本都是配套环氧树脂，需加热加压后固化。因此，中威公司只能一直依赖进口国外碳纤维及树脂。物料供应的稳定性及周期难以保证，成本高是国内发展大型碳纤维船舶的“堵点”。
产学研“抱团”闯关
想要破解“无材可用”的局面，就迫切需要有效整合优质资源，开展高端船舶用碳纤维织物及配套树脂国产化研究。在广州公司的大力推动下，2023年6月9日，广州公司与中国船舶集团旗下第七二五研究所、中威公司共同签订了《船用碳纤维国产化研发及推广项目合作框架协议》。其中，广州公司负责研发产品过程协调和产业化推广，中威公司为产品使用方，七二五所为技术支持和产品提供方，三方实现了“产、学、研”结合发展。
作为船用复合材料的主要研发机构，七二五所是国内最早开展船用复合材料研究的单位，四十多年来承担了大量的船用复合材料研究和开发工作，主编或参与编写国家标准及行业标准20余项。随着七二五所的加入，三方也搭建起了高端国产碳纤维织物复合材料在高速客船示范应用的“铁三角”。
研发团队围绕T700级碳纤维复合材料国产化，通过碳纤维高性能编织技术、碳纤维界面性能强化技术、高强抗冲击乙烯基树脂的研制、碳纤维复合材料综合性能评价、碳纤维复合材料成型工艺、典型舱段建造与考核评价等，实现了国产化替代的重大突破。
三方合作“开花结果”
研究结果表明，自研国产碳纤维与树脂匹配后，性能与进口材料水平相当，相比于铝制船减重20%以上，达到了船舶设计指标与建造工艺需求。其中，灌注型乙烯基树脂还优于进口。由于良好的工艺适应性，织物和树脂均已取得中国船级社（CCS）认证证书。
据了解，三方合作还形成了国产化织物和树脂产业化生产线的设计方案，突破了碳纤维织物和配套乙烯基酯树脂的批产工艺，对国产树脂和5种碳纤维编织物建立了企标，制定了过程工艺要点、控制点相关文件，确保产品性能稳定，满足供货需求。目前，自研国产碳纤维与树脂已成功应用于碳纤维高速客船上建或整船建造。
T700碳纤维织物及树脂已完成国产化，在内河、港澳跨境客船等领域将具有广阔的市场前景。例如，碳纤维船体和纯电推进技术相结合，在能源储备相同的情况下具有更长的续航能力，是绿色船舶技术的典范。后续，三方还将积极推进大丝束碳纤维开发应用工作，成本可较现有T700级材料体系降低30%以上，计划于今年11月获得CCS认证。