编者按：习近平总书记深刻指出，科技自立自强是国家强盛之基，是国家发展的战略支撑。从“向科学进军”到“建设创新型国家”，从“创新驱动发展”到“建设科技强国”，党领导我国科技事业走出了一条中国特色自主创新、自立自强之路。一代代科技工作者不畏艰难，勇攀高峰，上天、入地、下海，基础研究、技术攻关、大国重器……一项项“国内首个”打破国外封锁、夯实自主创新之基，一个个“国际首次”突破科技前沿、彰显中国创新贡献。
如今，这些成果有的仍在开枝散叶，有的早已尘封于世，但那些攻坚克难、追求卓越的创新故事，那些矢志不渝、科技报国的科学家们，以及他们在我国科技自立自强之路上留下的闪光足迹，必将永远镌刻在强国建设和民族复兴的历史丰碑上。
为迎接中华人民共和国成立75周年、中国科学院建院75周年，《中国科学报》开设“科技自立自强之路”专栏，挖掘中国科学院人的首创故事，致敬先行者，激励后来人，继承优良传统，赓续科学精神，加快抢占科技制高点，为实现高水平科技自立自强和建设科技强国再立新功。
洁净的厂房里，高性能碳纤维生产线一刻不停地高速运转着。
透明的聚丙烯腈纺丝溶液，穿过有成千上万个微米级小孔的喷丝板，喷出的白丝被数不清的轮子拉扯着向前，穿过蒸汽、蹚过油剂，再穿过烘干机，越扯越细，直到每根丝如羊毛一般。
之后，白丝被运到另一条生产线上，继续被轮子拉扯向前。数百摄氏度的氧化炉，让白丝变得焦黄；上千摄氏度的碳化炉，又让黄丝变得乌黑。千锤百炼后，“人工羊毛”变成了“黑色黄金”，成为航空航天尖端装备中一种不可或缺的材料——高性能碳纤维。
很少有人知道，这套位于山西太原的生产线之所以能够化“腐朽”为“神奇”，是因为背后有一支国家战略科技力量。中国科学院山西煤炭化学研究所（以下简称“山西煤化所”）科研团队的技术支撑，让国产高性能碳纤维走上了一条从无到有、从小到大的路。
在科研人员的印象中，故事要从我国第一条宇航级T300碳纤维生产线的诞生说起。
立下“军令状”
碳纤维具有轻质高强的特点，常被用在航空航天飞行器上。飞行器的运动速度高、过载大，对材料强度和变形有严格要求，而商用飞机每减重一公斤，一年就能节约3000美元的燃料，航天飞行器每减重一公斤，就能节约1万美元的燃料。除此之外，它在汽车、发电设备和体育器械等领域也有广泛应用。
然而，世纪之交，我国尖端领域使用的高性能碳纤维供应一度紧张，价格飞涨。2001年初，年过八旬的两院院士师昌绪呼吁国家大力发展国产高性能碳纤维。很快，我国开始高度重视碳纤维的国产化研究，并启动了“863”计划相关专项。
到2005年前后，形势越发严峻，日本、美国加紧对我国碳纤维技术的封锁和产品的禁运，导致我国高端领域用碳纤维陷入“断粮”境地，不少国家重要尖端装备“无米下炊”。
2005年春天的一个下午，时任山西煤化所所长孙予罕接到一通电话：“院领导正在宽沟开会，明天下午4点前你务必赶到宽沟，有急事，你一个人来。”
打电话的人是当时的中国科学院高技术研究与发展局学术秘书蔡榕。从蔡榕急促的语气里，孙予罕意识到事情的紧迫。第二天一大早，他开车直奔位于北京郊区的宽沟会议中心。当天下午，孙予罕坐进会议室，他的对面坐着多位中国科学院领导。
孙予罕至今记得，他被问了一个很直接的问题：“国家急需宇航级T300碳纤维，山西煤化所能不能担起这项任务？”
短短一句提问里包含的信息量极大，孙予罕迟疑了。
“T300”是日本东丽公司研发的碳纤维牌号，“T”代表拉伸强度，后面的数字越大，碳纤维的力学性能指标就越高。横截面1平方毫米的T300碳纤维，可以吊起重约百公斤的物体。这样的性能，让它成为一些重要装备所用复合材料的重要组成部分。
当时，山西煤化所在高性能碳纤维研制方面已有30多年的积累，是中国科学院最早研究碳纤维的研究所之一。上世纪六七十年代，所里的老一辈科学家在基本无参考资料的情况下，突破系列关键技术，建成我国第一条聚丙烯腈基碳纤维氧化碳化中试生产线，并生产出“高强Ⅰ型”碳纤维。这种碳纤维的性能虽远低于T300，却解了当时国家的燃眉之急。
此后，科研人员虽然研制出了T300碳纤维样品，但与进口产品相比，性能差距大、生产工艺和装备控制精度不足、产品性能稳定度差、生产规模小。更严峻的是，国家需求的节点摆在那里——2008年6月30日前必须确保产出能满足应用需求的宇航级T300碳纤维，而2005年时，大家连“宇航级”包含哪些性能指标都不是十分清楚。
看到孙予罕迟疑，院领导承诺会全力协调院内外相关力量给予协助。
孙予罕点点头：“好，我们干。”
当晚，孙予罕赶回太原，召集研究所领导班子成员和高性能碳纤维研发的业务骨干开会。
会上，碳纤维技术带头人、山西煤化所研究员吕春祥感受到一股扑面而来的压力。当时，他正带领团队开展碳纤维的基础研究工作。他知道，这项新任务与他们日常的科研节奏截然不同，将带来不同寻常的新挑战。
“当时我们的T300碳纤维处于有成果没技术、有技术没产品的状态，制备几根丝没问题，但是要批量生产，还要满足极其苛刻的指标要求，很难。”吕春祥回忆。
有关资料表明，日本东丽公司从研制出共聚聚丙烯腈原丝到生产出T300大约用了五年时间，改进、完善和提高质量大约用了十年时间。但是，留给中国科学家的时间只有三年。
挑战来临，现实没有给他们留任何退路。吕春祥把心一横：“‘干了，不行’总比‘不干，不行’强。”（记者倪思洁）
原标题：他们为中国高性能碳纤维闯出一片天（上）