“碳纤维，碳含量90%以上，在工业界享有‘黑色黄金’的美誉。它的强度可达金属的5到8倍，模量可达金属的5倍以上，是减重、增强，耐高温、耐腐蚀的首选材料，战略导弹每减重一公斤，射程能增加16公里。此外，它在风力发电叶片和体育器械等领域也有广泛应用。”介绍碳纤维时，吕春祥总是滔滔不绝，毕竟在这个领域里，他可是权威专家。但在聊起我国碳纤维的发展史时，万般思绪陡然间一起涌上吕春祥的心头。
“碳纤维是国民经济和国防安全的战略物资，它的制备工艺过程复杂、技术难度大。2000年的时候，国产碳纤维与国际先进水平的差距大概是25年，到2005年，形势越发严峻，日本、美国加紧对我国碳纤维技术和产品的封锁，导致我国高端领域用碳纤维陷入‘无米之炊’的境地，当时国家给下达的任务是——尽快突破宇航级T300碳纤维技术。”
面对落后就要挨打的局面，吕春祥临危受命，满腔热血地带领团队接过研发的重任。他知道，这项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。“当时我们大家连‘宇航级’包含哪些性能指标都不是十分清楚，T300碳纤维正处于有鉴定成果没技术、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。”可以说当时面临的就是绝境，但吕春祥依然以国家利益为重，面对困难毫不退缩。
“干了死，总比不干死了强。我就不相信咱中国人造不出自己的高性能碳纤维。”吕春祥把心一横，便一头扎入科研攻关的任务中。当时的条件太苦了，夏天光着背，站在大锅旁捞一碗面条，大汗淋漓地吃完，又一头扎进正在建设的厂房和实验车间，即便困难重重，也挡不住大家科研报国的雄心壮志。
关关难过关关过。吕春祥马不停蹄地带领团队设计工艺流程，研制聚合釜、脱单塔、蒸汽牵伸机等关键设备，寻找合适的关键配套材料，确保原丝性能的稳定......2007年，T300碳纤维工程化试验取得阶段性成果，批量制品达到T300碳纤维的基本指标。“由于当时技术认知水平和技术装备水平的局限性，工程化试验线还存在精度不够、产能不足的问题，需要建设更高水平、更大规模的工程化试验线，全面扫清产业化技术障碍。”回忆起当初的艰难，吕春祥记忆犹新。
好不容易摸索出的“可能”路径，又被新的“不可能”挡住去路。项目团队随即进入下一攻关阶段——在江苏扬州建设规模更大、技术水平更高的原丝线和氧化碳化线。
聚合是碳纤维制备的第一个化学反应工序，纺丝液的合成由于强放热特点，容易发生“爆聚”，影响纺丝液的质量，甚至造成严重的事故，国内有这方面的教训。聚合釜是聚合反应用的“锅”。聚合反应釜的研制和反应控制让人无从下手，它对材质、结构、耐压、防爆、搅拌、温控等方面的要求都非常苛刻。吕春祥等人没有可借鉴的经验，只能一步步摸索。他拿着设计方案请高分子化工、反应动力学、自动控制、化工设备等多领域的专家反复论证，最终拿下这块“烫手”的山芋。
“‘光背啃大饼，蚊子叮屁股。’就是我们当时的生活状态。那里夏天特别热，我们团队成员大部分都是北方人，大家背井离乡，不仅要忍受水土不服给身体带来的不适，还要顶着极大的攻关压力，大家通宵达旦去攻关一个技术难题可谓家常便饭。”吕春祥回忆道。
在重压面前，吕春祥带领其团队坚决按照高标准、严要求来推进工作，尤其是在产品成分和稳定性方面绝不降格。上百次摸索和试验，上百次跨越难以想象的困难……2008年，吕春祥和团队终于啃下了宇航级T300碳纤维这块硬骨头，我国也成为国际上第3个具有宇航级碳纤维的国家。
从2005年立下“军令状”到2008年占领“制高点”，在科研攻关的3年里，一批批白色的原丝变成黑色的碳纤维，大多科研人员的发梢，也从黑丝熬成了白丝。“继T300碳纤维实现国产化后，我们团队又相继突破了T700、T800等系列高性能碳纤维产业化技术，并成功实现了技术转移、转化，保障了国家的高端型号研制。”吕春祥感慨道。
如今，我国碳纤维研发已经突破了发达国家的技术壁垒，吕春祥正带领团队开展新一代碳纤维技术攻关，与此同时，他的工作内容也多了一项，普及碳纤维知识。他一直认为，科学普及是科技工作者的天职，科技工作者有义务承担起这份责任。
“北京冬奥会上，中国运动员使用的雪车和雪车头盔就采用了我们研制的T800碳纤维材料。”作为科技工作者，吕春祥一直竭力推动山西的碳纤维产业走在全国前列；作为全国人大代表，吕春祥每年参加全国两会都会带不少由碳纤维材料制成的产品，包括雪车运动员头盔、碳纤维缠绕构件、3D打印的碳纤维材料、钓鱼竿、登山杖、羽毛球拍等，向大家科普碳纤维材料的“前世今生”，以及我国在碳纤维领域的攻关史。
此外，吕春祥还经常到一些高校、中小学进行碳纤维科普宣传。“碳纤维耐高温、耐腐蚀，在酸里头、碱里头基本不发生任何化学反应。在惰性情况下，2000度基本不发生反应，在空气中400度以上缓慢发生反应......”在吕春祥看来，科学普及一定要用通俗易懂的语言向大家讲解，这样不仅能为热爱科学的青少年打开知识的大门，也能为广大群众打造了解前沿科学的窗口。
多年来，吕春祥一直站在科普事业的一线，每年他都要利用业余时间到全国各地做科普和学术报告。“科研的本质是创新，科学普及是把科研成果讲给公众，助力提升公众科学素养。”吕春祥表示，他会继续做好科普宣传活动，引导更多人走近科学、爱上科学。
上下求索，何惧路漫漫。“探索科学的道路并非坦途。希望风华正茂的科研工作者们在工作中有创新的能力、有创新的思维、有创新的主动性，同时有协作精神、奉献精神。”吕春祥时常鼓励年轻的科研人员，要有自己的创新思路，要有不懈探索和追求卓越的精神，要把国家利益放在最重要的位置，只有沉下心来扎扎实实做科研，才能在“强国复兴有我”的实践中绽放绚丽的青春！才能真正解决国家亟须解决的问题！
科学导报记者 魏世杰
