近日，在德国波茨坦科学园区，一项突破性的研究正在改变碳纤维的“基因”——弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（Fraunhofer IAP）与勃兰登堡科特布斯-森夫滕贝格工业大学（BTU）的科研团队，成功研发出以纤维素为原料的生物基碳纤维。这种新型材料不仅性能可与传统碳纤维媲美，更以环保属性开启了碳纤维产业的绿色时代。
传统碳纤维的生产长期依赖石油化工产物聚丙烯腈（PAN），而纤维素基碳纤维的诞生打破了这一局限。作为植物细胞壁的主要成分，纤维素是地球上储量最丰富的天然高分子材料，这让新型碳纤维从源头就具备了可持续优势。目前，实验室已能生产出直径小于4微米的纤维，其机械强度、导电性能和耐热性均达到传统碳纤维的水平。
在生产工艺上，这项技术展现出显著的创新优势。首先，原料转化路径成熟——纤维素可通过粘胶法、莱赛尔法等现有工业工艺制成连续长丝，无需重建全新生产体系。研究人员发现，在纺纱阶段加入木质素等添加剂，能大幅提升后续碳化过程的碳产率；而纤维素本身的多孔结构，则让它能高效吸附功能性添加剂，为碳化做好充分准备。
更关键的是，弗劳恩霍夫IAP研发的催化系统实现了“降本增效”的突破：它将碳化温度降低1000多摄氏度，不仅缩短了生产时间，还把碳产率从传统工艺的15%（重量占比）提升至45%（重量占比）。通过调节纺纱参数，还能精确控制纤维结构——从取向度、结晶度到横截面形态（圆形、椭圆形、叶片状等）均可定制。其中叶片状横截面的纤维因比表面积大，特别适合制作液流电池电极、燃料电池气体扩散层等多孔导电部件。
这项研究是德国“劳西茨碳实验室工厂”计划的核心项目，由联邦经济和能源部资助，并得到劳西茨经济区域有限公司（Wirtschaftsregion Lausitz GmbH）的支持。目前，中试测试已验证技术可行性，而依托该计划覆盖从原材料到复合材料部件的完整产业链基础设施，纤维素基碳纤维正稳步迈向工业化量产。
从实验室的微观纤维到规模化生产的蓝图，纤维素基碳纤维不仅解决了传统材料的环保痛点，更凭借可调控的性能打开了新的应用空间。随着工业化进程推进，这种绿色新材料有望在新能源、高端制造等领域发挥关键作用。
资料来源：Fraunhofer-IAP
来源链接：https://www.maschinenmarkt.vogel.de/nachhaltige-carbonfasern-hightech-anwendungen-a-3c323d015686e9420c80d1544697fb51/?cflt=rel