碳纖維領(lǐng)域迅速發(fā)展，形成研發(fā)與生產(chǎn)平臺(tái)，朝著高性能和低成本方向不斷進(jìn)步。碳纖維是一種碳元素含量在90%以上的無機(jī)纖維狀材料，其中以聚丙烯腈（PAN）纖維為前驅(qū)體制備得到的聚丙烯腈基碳纖維最為重要。制備高性能碳纖維的工藝包括丙烯腈（AN）聚合物溶液制備、PAN原絲制備、PAN纖維預(yù)氧化、PAN預(yù)氧纖維碳化以及與樹脂復(fù)合時(shí)的表面處理。高模量碳纖維還需要經(jīng)過高溫石墨化工藝。

經(jīng)過國家科技和產(chǎn)業(yè)化示范計(jì)劃的支持，我國在高性能碳纖維制備與應(yīng)用技術(shù)方面取得了重大突破。首先，初步建立了高性能碳纖維技術(shù)與產(chǎn)品體系，實(shí)現(xiàn)了T300級(jí)和T700級(jí)碳纖維的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。T300級(jí)碳纖維的性能基本達(dá)到國際水平，在國防領(lǐng)域應(yīng)用已漸趨成熟，而在民用領(lǐng)域的應(yīng)用仍有待開拓。T700級(jí)和T800級(jí)高性能碳纖維突破了干噴濕紡工藝，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。濕法紡絲T700級(jí)碳纖維制備工藝創(chuàng)新，相關(guān)產(chǎn)品已應(yīng)用于航空領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室條件下，T1100級(jí)高性能碳纖維已經(jīng)突破關(guān)鍵制備技術(shù)。在高模量及高強(qiáng)高模碳纖維領(lǐng)域，M40級(jí)高模量碳纖維已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)，并在多個(gè)衛(wèi)星型號(hào)上應(yīng)用；M40J級(jí)高強(qiáng)高模碳纖維已完成工程化研制，正在進(jìn)行應(yīng)用考核；M55J級(jí)高強(qiáng)高模碳纖維尚處于工程化研制階段，更高性能的碳纖維品種仍在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)階段。

其次，我國已建立一批碳纖維生產(chǎn)企業(yè)和研發(fā)平臺(tái)，國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)格局基本形成。目前，我國有20多家碳纖維企業(yè)，主要分布在山東、江蘇、河北和吉林等地。其中，威海拓展纖維有限公司、江蘇恒神股份有限公司、中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司、中安信科技有限公司、吉林精功碳纖維有限公司和中國石化上海石油化工股份有限公司等6家企業(yè)建設(shè)了10條以上千噸級(jí)的生產(chǎn)線，另有18家企業(yè)建設(shè)了幾十噸至幾百噸產(chǎn)能的生產(chǎn)線。此外，我國還建設(shè)了多個(gè)碳纖維科學(xué)技術(shù)研究單位，包括1個(gè)國家碳纖維工程技術(shù)研究中心、2個(gè)碳纖維制備技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)碳纖維復(fù)合材料國家工程實(shí)驗(yàn)室以及多個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。這些研發(fā)平臺(tái)的建設(shè)為碳纖維產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化發(fā)展提供了支撐。

然而，我國在高性能高分子復(fù)合材料領(lǐng)域還面臨一些挑戰(zhàn)。首先，國產(chǎn)碳纖維的高端產(chǎn)品較少，低端產(chǎn)品價(jià)格昂貴，對(duì)位芳綸的發(fā)展困難。目前，我國高性能纖維各品種的發(fā)展不平衡。玻璃纖維已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展成熟期，市場(chǎng)占有率高且產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)秀。而碳纖維處于產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率相對(duì)較低，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性還有待提高。芳綸纖維也處于產(chǎn)業(yè)化初期，雖然已有一定產(chǎn)能，但產(chǎn)量較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和市場(chǎng)占有率還有待提高。此外，國產(chǎn)碳纖維的制備成本較高，高性能碳纖維與國外產(chǎn)品存在差距，自主創(chuàng)新能力亟待加強(qiáng)。同時(shí)，我國碳纖維的應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展較為緩慢，風(fēng)力發(fā)電和汽車等產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)，工業(yè)需求的推動(dòng)力較弱。另外，現(xiàn)有碳纖維企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在T300級(jí)碳纖維，存在低水平無序擴(kuò)張的問題。國外相關(guān)企業(yè)對(duì)我國中低檔碳纖維進(jìn)行價(jià)格壓制，不利于碳纖維產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，難以形成具有競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。對(duì)位芳綸方面，國外企業(yè)通過價(jià)格手段對(duì)我國芳綸產(chǎn)品進(jìn)行打壓，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)對(duì)國產(chǎn)芳綸產(chǎn)品的使用積極性不高。此外，國內(nèi)芳綸生產(chǎn)企業(yè)還面臨著國外對(duì)芳綸單體出口控制的挑戰(zhàn)。

其次，樹脂基材料的研發(fā)與應(yīng)用水平存在差距。樹脂基體是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中最薄弱的組分，對(duì)整體性能起著關(guān)鍵作用。目前，我國在樹脂基體方面存在一些問題和差距。首先，研發(fā)力量相對(duì)薄弱，研究主體以高校和科研院所為主，與企業(yè)的應(yīng)用研究相對(duì)脫節(jié)。其次，高品質(zhì)、高純度的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及改性高端產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)能力較低。此外，根據(jù)高端復(fù)合材料的要求，樹脂復(fù)配體系設(shè)計(jì)能力還有待加強(qiáng)。高性能樹脂基體的產(chǎn)業(yè)化能力不足，缺乏滿足低頻段、全向隱身、透波、低密度、防隔熱、防彈等性能要求的產(chǎn)品。

另外，復(fù)合材料自動(dòng)化制造技術(shù)日趨成熟。隨著高性能復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，復(fù)合材料制造工藝朝多元化、自動(dòng)化方向快速發(fā)展。復(fù)合材料成型工藝從手糊和手工鋪貼發(fā)展到近10種自動(dòng)化鋪放工藝，自動(dòng)化制造比例逐年增加。在“十二五”期間，我國復(fù)合材料自動(dòng)化制造技術(shù)得到較好的發(fā)展，自動(dòng)鋪帶、自動(dòng)鋪絲以及預(yù)浸料自動(dòng)拉擠等先進(jìn)工藝技術(shù)逐步應(yīng)用。熱熔預(yù)浸料生產(chǎn)和熱壓罐復(fù)合材料成型工藝技術(shù)、纖維/布帶纏繞成型技術(shù)、樹脂傳遞模塑料成型工藝（RTM）成型技術(shù)和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體成型技術(shù)得到了發(fā)展。復(fù)合材料制造技術(shù)體系初步形成，可用于研制和小批量生產(chǎn)碳纖維、玻璃纖維和芳綸增強(qiáng)高性能酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和聚酰亞胺等多種復(fù)合材料，并廣泛應(yīng)用于汽車、軌道交通、通信電力、建筑建材、電力/電器、市政基礎(chǔ)設(shè)施和新能源開發(fā)等領(lǐng)域，基本滿足了航空、航天、兵器、能源和交通運(yùn)輸領(lǐng)域的需求。

此外，結(jié)構(gòu)功能一體化復(fù)合材料技術(shù)也在高端化和實(shí)用化方向快速發(fā)展，為高端裝備的研制和生產(chǎn)提供了支撐。結(jié)構(gòu)吸波和透波復(fù)合材料在新型飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船和地面車輛等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)裝甲復(fù)合材料兼具抗彈防護(hù)和結(jié)構(gòu)承載功能。我國已研制出滿足高要求的抗彈/結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，已用于多種裝甲裝備的艙門艙蓋。此外，樹脂基防熱復(fù)合材料在航天等領(lǐng)域使用，并在載人返回艙上成功應(yīng)用。高性能碳纖維復(fù)合材料是復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的核心，全球市場(chǎng)前景廣闊。我國復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)已建立起一批研發(fā)平臺(tái)和制造基地，促進(jìn)了復(fù)合材料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)水平的提升。

然而，我國在高性能高分子復(fù)合材料領(lǐng)域還面臨一些問題。首先，我國以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為代表的高性能高分子復(fù)合材料尚處于發(fā)展階段，與國外先進(jìn)水平相比仍存在差距。我國的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要以國外產(chǎn)品為目標(biāo)，缺乏自主創(chuàng)新能力，高性能高分子復(fù)合材料的進(jìn)口依賴程度較高，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，部分領(lǐng)域滯后于世界材料強(qiáng)國的發(fā)展速度。