近日，中國科學院寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊（以下簡稱“寧波材料所碳纖維團隊”）在高性能碳纖維領域取得新進展，開創性研發的M55X型高強高模高延伸碳纖維的力學性能實現進一步優化提升，經過國內專業機構檢測，該型碳纖維拉伸強度達到5.18 GPa、拉伸模量544GPa、斷裂伸長率0.95%。與今年1月，日本東麗最新研發出的M46X型碳纖維（拉伸強度5.0GPa、拉伸模量437GPa）相比，力學性能上具有一定的先進性。



      高強高模碳纖維（又稱“石墨纖維”）具有高比模量、熱膨脹系數小、尺寸穩定等系列優點，是衛星等航天器的主體結構、功能結構和防護結構等不可替代的關鍵材料。而M55J級高強高模碳纖維拉伸模量更是高達540GPa，此前日本東麗、日本帝人是全球僅有的兩家可以提供該級別碳纖維的企業，但帝人公司在2020年對其產品進行了調整，不再提供UMS 55產品（模量540GPa，與東麗M55J相同）。自此，日本東麗成為全球唯一一家可提供模量540GPa及以上PAN基碳纖維產品的企業。

       2016年1月，寧波材料所碳纖維團隊在國內率先突破國產M55J級高強高模碳纖維關鍵制備技術，隨后經過技術驗證、批量穩定化制備、預浸工藝評價等，逐漸形成了自主牌號CNIQM55（M55J級）高強高模碳纖維產品，該型碳纖維在拉伸模量與國外同類型纖維相同的情況下，拉伸強度達到4.30GPa、略高于國外同類產品的4.02GPa。隨后CNIQM55碳纖維實現了在臨近空間無人機上的應用。

       傳統M55J級高強高模碳纖維雖然具有極高的模量，但因纖維強度和斷裂延伸較低而呈高脆性。而此次開發的M55X型碳纖維系，是寧波材料所碳纖維團隊在CNIQM55基礎上，通過對纖維微觀結構與宏觀性能進一步優化得到的。下圖對比了日本東麗M55J、寧波材料所CNIQM55以及寧波材料所M55X型碳纖維的主體力學性能，從中不難發現，M55X型碳纖維在保持拉伸模量540GPa的情況下，碳纖維拉伸強度首次突破5.0GPa，與日本東麗M55J碳纖維相比，碳纖維拉伸強度提升了近1000MPa（1GPa），有利于纖維韌性和后續工藝性的提升。

 截至目前，寧波材料所碳纖維團隊已經形成涵蓋M30X、M40X、M50X以及M55X等多種碳纖維的關鍵制備技術，相關產品已通過國內專業機構測試，而在2023年7月最新申請的一項專利技術中已經可以制備得到拉伸強度4.0GPa、拉伸模量640GPa的尚未命名型號的超高模量碳纖維。