师昌绪先生与新世纪的碳纤维
序言
师昌绪院士是享誉国内外的着名金属学和材料科学家，是我国材料科学和技术领域的杰出战略科学家，是2010年“高科学技术奖”的获得者。
师先生的一生引领和推动了我国多个材料学科的发展，带领我国材料科学走向国际，并在我国科技战略中做出了重大贡献。他以80岁高龄提出“想抓一抓碳纤维”这块“烫手山芋”，并从2000年倡议立项碳纤维开始，在推动碳纤维管理机制变革、碳纤维基础研究、国产碳纤维产业化以及航空应用等关键转折点上，都充分体现了师先生敏锐的洞察力、前瞻的战略思维和强国富民的责任感以及他忠诚爱国、正直无私的高尚品格，对我国碳纤维的新世纪重新起步和发展做出了不可磨灭的贡献！
2017年11月10日是师先生逝世三周年的日子，我们特收集了几篇公开发表的纪念文章，并原文重发，与大家一起重温碳纤维发展的艰辛历程和师先生对国产碳纤维发展做出的杰出贡献，缅怀这位材料科学界的一代宗师！
纪念师昌绪先生系列文章之一
师昌绪先生与新世纪的碳纤维
李克健
李克健
我认识师昌绪先生大约是1980 年前后，当时他是中科院金属所所长，我在科委二局新材料处工作。1986 年自然科学基金委员会成立，师先生是副主任，我任综合计划局副局长，我主管的多项工作由师先生分管，师先生是我的顶头上级。1991 年师先生退居二线，任基金委特邀顾问，我调任工程与材料科学学部任常务副主任，许多事情仍然是在师先生领导或指导下工作。1999 年我由基金委退休，科技部高新司要我主持《材料导报》杂志工作，我恳请师先生出任主编，我任常务副主编；2005 年师先生支持我到《新材料产业》杂志工作，他是指导委员会主任，我是副主任，师先生还是我的顶头上级。我退休至今已近15年，一直在师先生领导下工作，深深感触到师先生高瞻远瞩的思想境界和脚踏实地的工作作风。自我感觉与师先生一起工作很有教益、很有收获、很有乐趣，也很有成就感。如我们依托《材料导报》杂志组织“碳纤维发展对策研究”、“火车轴钢讨论”，依托《新材料产业》杂志组织系列“沙龙”，如“大飞机与新材料”、“我国钢铁工业的科学发展观”、系列碳纤维研讨会等，2009 年国庆60 周年前夕编辑出版《新材料发展历程特刊》，2014年1月又结合雾霾天气组织召开了“材料产业与环境保护”研讨会。这些活动都闪烁着师先生对材料科学、材料技术和材料产业的深度思考，产生了重要影响和作用。其中碳纤维工作持续时间长、影响大，取得了重要成果。我与师先生配合默契，互相信任，许多工作我需要打师先生旗号，师先生都欣然同意，我从不做有损师先生声誉的事，也决不以此牟取私利。
大约是2000 年初，师先生问我是否了解碳纤维。由于20 世纪70 年代末到80 年代，我在科委和国防科委、国防科工委工作期间曾主管过我国碳纤维研制工作，对历史状况比较熟悉，通过各种会议和熟人也有意无意地了解到近年来的一些进展。师先生见我较了解情况，就对我说：的碳纤维上不去，影响国防科技和国防工业发展，关系到国防安全，不搞上去不行。的材料科技工作者解决了国防需要的成千上万种新材料，碳纤维制备技术未能突破，是材料科技工作的大失误，也是材料科技工作者的耻辱。师先生还说，他已近80 岁了，80 岁以后要少管点事，但想抓一抓碳纤维，碳纤维上不去，国防安全无保证，将死不瞑目。他希望我“找几个熟悉情况的人，认真研究过去碳纤维搞不上去的原因和今后应该怎样去做”。
师先生长期从事金属材料研究，碳纤维属化工、化纤范畴，是师先生所不熟悉的领域，而且是一项技术难度很大的系统工程。从1962 年中科院长春应化所李仍元先生和中科院金属所张名大先生开始研究碳纤维算起，到2000 年已有38 年，在这38 年的风风雨雨中，尽管也取得多方面成绩，但一个严酷的事实是：碳纤维技术没有根本性突破，碳纤维产业没有建立。虽然国防事业迫切需要，但由于风险大，需要资金多，各部门在一段时期内都不愿或不敢大量投资，使碳纤维研发成为一块令人望而生畏的“烫手山药”，碳纤维人尝到太多的酸甜苦辣。师先生在快80 岁的时候“想抓一抓碳纤维”，体现了他忧国忧民的崇高精神境界，的需要是师先生的高人生目标。师先生的意见得到当时科技部高新司的支持，决定在“863”新材料领域设立软课题“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研究”，成立了以师昌绪为组长的软课题组，日常工作由我负责。
师先生的呼吁也得到了总装备部、国防科工委、计委、科学院、自然科学基金委员会相关司局以至各部委高层领导的支持。由此可见，师先生在科技界影响之大、威望之高。
按照师先生布置，我以《材料导报》编辑部北京分部名义组织专家撰写的三篇分析文章在《材料导报》杂志2000 年第4 期和第5 期上发表，以编辑部名义写了短评“总结过去，展望未来”，核心内容是以总结过去为切入点，找准我国碳纤维研制失误的原因，以求在今后避免。短评由我起草，师先生逐句修改。2000 年5 月至7 月，我与罗益锋、赵稼祥先后在北京、吉林、上海等地调研，走访8 个单位，与50 多位相关人士进行了座谈，基本掌握了国内碳纤维研制、生产现状。但要深入总结碳纤维的失误和教训是困难的，一是原因复杂，涉及多个方面，不容易说清；二是涉及具体单位、人员，文化的“含蓄”性决定了难以畅所欲言，发表的几篇文章都没有把原因说透。为此，师先生认为有必要开一次研讨会，专门总结经验教训，以加深认识，同时扩大影响利于今后碳纤维立项。
2000年8 月28 日由高技术计划新材料领域专家委员会、解放军总装备部先进材料技术专业组、《材料导报》编辑部北京分部联名在京召开“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研讨会”。会议主题是“总结过去，展望未来——为碳纤维事业出谋划策”，来自各地的30 个单位、58 位代表出席会议，科技部、总装备部、国防科工委、自然科学基金委均派人参加。会议反映出对历史教训的不同认识，在对诸如成绩估计、决策失误、部门分割、资金使用、创新能力以及原丝的重要性等方面均有不同见解，主要原因是不愿意本人或本单位的工作不被肯定或受到批评。但对历史教训仍取得四点共识，即：对碳纤维的重要性和技术难度缺乏正确估计；投资严重不足，使用严重不当；形不成攻关队伍；缺乏创新意识和创新环境。我以为虽然深度不够，达不到科技部要求，但也大体反映了实际状况，再说过多的话，可能会影响队伍团结。会议终形成的“会议纪要”经师昌绪签署，主办3单位盖章后于9 月上旬报送各有关部委。《材料导报》杂志2000 年第11 期又选择了吴人洁等7篇会议发言予以发表。在此基础上，师先生又领导我们继续完成了“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研究报告”和“我国聚丙烯腈基碳纤维及原丝研制、生产单位概况”，于2000年12 月报送各部委。至此软课题宣告结束。
2003年9月作者与师先生于晋祠
以上工作对碳纤维争取“十五”研究经费起到重要作用。但师先生认为火候还不够，还要继续努力才能确保“十五”研究经费的落实。这就是师先生脚踏实地的工作作风。2000 年12 月27 日，师先生约请有关部委同志在工程院开座谈会，围绕“十五”碳纤维研制目标、体制和经费座谈。出席会议的是有关部委的司局长或处长。会议进行了深入讨论，关于经费来源，会上分析了各种方案，大家都支持由师先生给领导写信，认为对于经费落实会有促进作用。关于体制问题，大家都认为很重要，曾提到要集中优势力量，打破单位界线，组织队；研制单位控制2～3 家，建立竞争机制；采用课题制；设立专家小组等。
2001年1 月，师先生给江泽民主席写了“关于加速开发高性能碳纤维的请示报告”。“江办”将报告批转到计委和科技部等部门，产生较大影响，对以后的经费落实起到决定性作用。2001 年师先生亲自对碳纤维做了许多调查研究。9 月25 日科技部高新司在京召开“PAN 高性能碳纤维研制与开发战略研讨会”，师先生全程参加了为期两天的会议，仔细听取大家发言，并发表了多方面的意见，如师先生强调了基础研究和纤维质量稳定的重要意义；强调实验室成果必须经中试放大考验后才能产业化；提出要加强原丝、碳丝表征、测试技术研究；根据大家意见，师先生同意将“十五”目标做了适当调整。2001 年10 月科技部决定设立碳纤维专项。11 月遴选组成了专家小组，由中科院化学所副所长徐坚研究员任组长，北京化工大学徐梁华教授任副组长，2002 年2 月26 日科技部高新司召开“863”计划新材料领域“十五”安排通气会，师先生针对碳纤维专项再次提出：一是目标要明确，二是组织形式要创新，要推行联合，不能有门户之见，不能形成“瓜分体制”，支持建设高水平的分析测试平台，支持建立公平、公正、高透明的取样评价体系。为了确定碳纤维研究目标，师先生决定再召开一次通气会，把国防部门请来，共同把一下关。3 月6 日会议在基金委员会召开，徐坚汇报了专家组制定的“战略目标论证报告”后，吴世平、才鸿年、贺守华等同志提出了很中肯的意见，主要有以下几点：纤维的质量和价格都要有约束，要考虑经济规模的生产；目标要集中，要在原丝和高性能上下工夫；有质量和价格优势的品种，要做重点；要吸收优秀人才，引入竞争机制，参加单位不能太多，避免分散，特别强调了碳纤维性能离散性必须要降下来，否则难以大量使用。同年3 月9 日专家组在太原开会，后修改审定“十五战略目标”，徐坚同志传达了通气会的意见，并按此对战略目标做了若干重要修改。回想起来，师先生主持的“通气会”，可以说是在关键的时间，讨论了关键问题，提出了关键意见，对“十五”发展战略和研究方向产生了重要影响。
在中科院山西煤化所开碳纤维会议后参观晋祠。左为秘书关德慧
PAN碳纤维是一个学科高度交叉和工程高度集成的复杂体系，涉及高分子化学与物理、无机化学、有机化学、材料科学等多学科交叉；同时和聚合工程、自动化工程、纺丝工程、高温氧化工程紧密相关。只有同时具备“充分的基础科学理论的支撑、先进的基础工业技术的保障、严格的工艺和质量管理的保证”三大要素才能获得成功。为此在师先生指导下，对高性能聚丙烯腈碳纤维战略目标和运行机制方面进行了较大幅度的调整：确定PAN 原丝作为突破口；建立以公平公正的取样和测试制度为核心的独立考评机制；构筑共享公用的表征测试平台；建立了战略调研、和技术信息共享机制；构筑以企业工程化研发为核心的体系；形成了标准《聚丙烯腈（PAN）基碳纤维及其原丝结构及形态表征方法》（征求意见稿）。这些措施保证了“十五”“863”计划的顺利进行。
师先生考虑问题历来是既想到当前又看到未来。当技术研发经费尘埃落定后，师先生又考虑怎样加强基础研究，为“十五”之后的更高性能碳纤维持续发展做准备。为此，师先生出席各种会议，多次听取汇报，关注着每个细节，捕捉每个机会。师先生指示我要探讨研究关键科学问题，寻找物色学术带头人，了解可能的经费来源。师先生2002 年11 月12 日给基金委领导写了建议报告，得到积极支持。2003 年1 月17 日自然科学基金委员会批准碳纤维三个重点项目，由“宏观调控经费”资助600万元。2006 年碳纤维项目被批准为重大基础研究项目（“973”项目），获得宝贵的基础研究经费。
2009 年9月作者与师先生（中）、山东威海光威集团公司董事局主席陈光威（右）合影
在碳纤维研发的同时，师先生也关注着碳纤维产业化进展。在确定CCF-1（质量与T300 相当）碳纤维在威海拓展纤维有限公司实施产业化生产后，他多次去现场考察、指导，并担任该企业技术委员会主任。2009年8 月威海拓展公司启动发改委批准的《碳纤维制备及工程化工程实验室》，师先生亲自到场并主持会议，同时他一再强调“实验室要面向全行业，面向，把碳纤维产业做实做大”。同时他还指导拓展公司组织制定“碳纤维标准”工作。
为了利于我国碳纤维事业进一步发展，2008 年11 月召开了有关碳纤维的第335次“香山科学会议”，其中讨论了我国碳纤维存在问题，突出反映了我国碳纤维产业存在“过热”，在技术未全面掌握、碳纤维质量达不到起码要求的情况下，大规模建设生产能力，具有很大盲目性。2009 年，情况愈发严重，师先生在开了几个小型座谈会后，给党、国务院写了报告，对新上碳纤维产业化项目审批得以放缓，使得碳纤维产业化工作向着健康有序的方向发展。
2009年5月，师昌绪院士与季国标院士在讨论碳纤维问题
研发体制、组织结构的合理，协调配合、团结协作的氛围，是师先生从2000年开始组织碳纤维研发就一再强调的“基本建设”，他认为这是能否成功的关键所在。2010年面对碳纤维产业出现的一些乱局，师先生认识到，我国碳纤维的健康发展，绝非只是科学技术问题，因为它涉及面广，必须要密切合作，形成有序发展。师先生和我商量要召开一次有专家、企业家和政府部门参加的“碳纤维发展战略研讨会”。经与各方面协商，得到大家支持，会议于2010年5月28-29在北京召开，共120人参加。除了预先约定的报告以外，还展开了面对面的讨论。会议期间师先生多次即席发言，呼吁“加强协调机制建设”。会议闭幕由师先生总结，他说：“２０００年以前，由于过于分散，我国碳纤维的研发没有形成合力，所以没有生产出批量可用的高强碳纤维，尽管我国很多部门都很重视；进入２１世纪，由于组织得当，而取得成功；而今我国碳纤维企业群雄争霸，必须组织起来，才能稳步前进。因此必须发挥碳纤维联盟的作用，在团结合作的基础上开展合理的竞争。”在这次会议后，由拓展董事长李书乡和北京化工大学徐梁华教授牵头，与主要企业共同商讨，2010年 10 月31日正式成立“碳纤维及其复合材料产业技术创新战略联盟”，届理事长是威海拓展理事长李书乡（拓展纤维有限公司为理事长单位），秘书长徐梁华（北京化工大学为副理事长兼秘书长单位）；2013年10月科技部正式批准联盟为“试点联盟”，换届后理事长单位由中冶科技集团担任，由碳纤维复合材料在建筑领域应用的开拓者和带头人、中冶集团建筑科学研究设计院院长岳请瑞担任理事长。
2009年5月，师昌绪先生主持碳纤维发展战略研讨会
左起：李克健 李书乡 师昌绪 徐梁华 吕春祥 万荣
当我国碳纤维技术取得进展，产业化起步后，师先生立即把国产碳纤维应用提上日程，会同航空工业部门努力支持开展相关应用研究，并为此给有关领导写信，争取专项经费。在中航工业沈阳飞机设计所（601 所）章怡宁副总师的组织下，对国产的碳纤维与进口碳纤维进行对比，开发出符合要求的上浆剂，用国产碳纤维做出了我国先进歼击机1∶1 主承力部件。2008 年7 月通过了静力破坏性试验。12 月，在空军装备部和中航工业集团公司主持下，通过了装机评审。2011年6月完成了<国产碳纤维应用研究和工程化验证>鉴定。另外，直升机国产碳纤维应用工作也已经进入装机阶段。 国产碳纤维已批量用于我国航空工业。
在师先生的悉心指导下，从2001 年起至2010年，经过近10年的协同努力，基本攻克了碳纤维原丝的聚合、凝固成型、纺丝、预氧化碳化、材料复合等关键技术，各个工艺节点上建立了结构形态- 工艺相关性的关系，有效地控制了碳纤维制备中缺陷的形成过程，从而突破了过去30 年碳纤维性能不稳定、离散度偏高的难题。碳纤维原丝和碳丝的性能及其稳定性得到了大幅度提高，形成了聚丙烯腈碳纤维原丝关键技术和工程化集成技术，初步实现了CCF-1 型PAN 原丝和碳纤维的千吨级规模化和连续化稳定生产（产品性能相当于东丽公司T300碳纤维）；开发出CCF-3 型高性能PAN 碳纤维(相当东丽公司T700 级)关键制备技术，2010年发改委已批准3家单位建设千吨级T700级碳纤维生产线，2013年又支持T700碳纤维国产业化与应用一体化机制；国产高强中模碳纤维”(T800 级)技术已趋成熟，百吨生产线正在建设调试中，千吨线产业化计划也在筹划中。高模碳纤维是另一品种，其中M40已完成国产化研制，小批量产品已成功应用于航天型号；M40J、M50J和M55j等碳纤维的研发也在进行中。我国碳纤维技术已取得了突破性进展，虽然还有诸多问题有待攻克，但我们已经可以不再受制于他人。可以预料：未来的10 年将是碳纤维产业腾飞的时代。师昌绪先生从20 世纪末到现在，在他80 岁以后的征途上，对我国碳纤维的新世纪重新起步做出了不可磨灭的贡献！
作者简介：李克健，研究员级高级工程师。1965年毕业于清华大学工程化学系，曾在天津大学任教，先后在化工部、科委、国防科工委从事新材料科技管理，较长时间分管碳纤维研制工作。1986 年调自然科学基金委员会，曾任综合计划局副局长、工程与材料科学部常务副主任。已退休，现任新材料产业发展战略咨询委员会副主任，《新材料产业》杂志指导委员会副主任等。
李克健先生已于2016年不幸去世，本文原载于《师昌绪院士战略思维与实践足迹》。
