□ 全媒记者 龙巍 张植凡

随着小米SU7 Ultra的正式发布，碳纤维材料再次成为热论焦点。从赛道飞驰到空际“起飞”再到碧波斩浪，这个曾专属于F1赛车与航天器的“材料王者”，正随着技术的创新不断突破应用边界，在船舶制造领域取得了重大突破。

2024年底，香港新渡轮500客位碳纤维高速客船“新明珠3”号，在香港正式签字交付，该船是目前全国载客量最大的碳纤维船舶。碳纤维这种“黑色黄金”如何从超跑跨界到船舶？今年三月上旬，记者来到“新明珠3”号出生地广州南沙一探究竟。

全碳纤维船舶投入商运

3月3日，在香港维多利亚港，随着一声鸣笛，满载旅客的“新明珠3”号扬帆起航，摄影爱好者李女士临窗而坐，在她的镜头中逐渐缩小的会展中心与翻涌的浪花定格成画，“以前坐船总有股柴油味，现在连海风都是清甜的。”李女士说。

作为粤港澳大湾区首艘全碳纤维纯电动客渡船，“新明珠3”号由中国船舶集团广州船舶工业有限公司承接、广东省港航集团旗下广东中威复合材料有限公司（简称“中威公司”）制造。“‘新明珠3’号突破性解决了高端碳纤维材料长期依赖进口的‘卡脖子’难题。”中威公司总经理黄盛开表示，碳纤维材质兼具轻量化与高强度特性，具有重量轻、耐腐蚀、噪声低等技术优势，配合纯电池动力与太阳能光伏系统，可实现“夜间充电、全天运营”的零排放模式，综合维护成本较传统燃油船显著减少。

“‘新明珠3’号投入商运，标志着国产客船制造产业链的全面升级，为湾区船舶工业绿色转型提供了标杆案例。”黄盛开补充道。船上配备有锂电池组及太阳能储能电池板，在船舶停靠码头时可保障各项基本用电设施的运行，有效降低日常燃油消耗，减少日常排放。

客船是香港市民及游客的重要交通工具之一，以香港长洲岛为例，岛上3万余名居民进出长洲岛都需要船舶，中环至长洲岛航线的单日载客量最高可达7万人次。黄盛开介绍，为满足市民旅客出行需求，“新明珠3”号将重点投放在香港维多利亚港等高频航线。“新船的低能耗长续航特性与高载客效率，将有效缓解传统渡轮运力紧张问题，为市民和游客提供更环保舒适的出行体验。”黄盛开说。

船用碳纤维材料实现国产化

在“双碳”战略驱动下，我国船舶工业正加速向绿色低碳转型。中国船舶集团广州船舶工业有限公司副总经理宗伟奇在接受媒体采访时曾表示，碳纤维复合材料是船舶领域的一种理想材料，其强度重量、耐腐蚀、降噪性能较传统钢质船体有较大提升，还能使船舶全生命周期碳排放量大幅降低，已然成为高端绿色船舶的“必选项”。

自二十世纪七十年代碳纤维材料实现工业化生产以来，美日等国家早早构建起完备的船用碳纤维复合材料体系。反观我国船舶工业，此前受限于材料体系匹配性差、工艺数据缺失等瓶颈，仅能在游艇、巡逻艇等小型船舶结构中采用T300级碳纤维（“T”代表拉伸强度，后面的数字越大，碳纤维的力学性能指标越高），在大型客船上的应用仍是空白。宗伟奇认为，当下，进口材料供应的稳定性及供货周期难以保证，再加上成本偏高，推行碳纤维复合材料国产化势在必行。

为突破这一困局，2023年6月，由中国船舶集团广州公司牵头，联合中国船舶集团有限公司第七二五研究所、中威公司组建共同签订了《船用碳纤维国产化研发及推广项目合作框架协议》，开展船用碳纤维国产化攻关工作。经过三方一年多来的共同努力，研发团队围绕碳纤维复合材料国产化这个核心任务，通过碳纤维高性能编织技术、碳纤维界面性能强化技术、高强抗冲击乙烯基树脂研制技术、碳纤维复合材料综合性能评价、碳纤维复合材料成型工艺、典型舱段建造与考核评价等，实现了船舶领域碳纤维复合材料自主生产的重大突破。

“我们自主研制生产的国产船用碳纤维复合材料，经测试其技术指标和工艺性能与进口材料水平相当，达到了船舶设计技术条件。”宗伟奇说。研究结果表明，自研国产碳纤维与树脂匹配后，性能与进口材料水平相当，相比于铝制船减少结构重量20%以上，达到了船舶设计指标与建造工艺需求。其中，灌注型乙烯基树脂还优于进口的同等材料。

碳纤维材料的绿色属性

随着航运业的不断发展，船舶大气污染物排放问题日益引发关注。研究数据表明，航运业的二氧化碳排放量占全球总排放量的3%。除带来大量温室气体排放外，其氮氧化物和二氧化硫排放量也不容忽视。

在市场需求与政策驱动的双重影响下，2024年全球绿色船舶市场迎来爆发式增长，全年订单量飙升至820艘、订单总额突破7800亿元，创下历史新高。而据国际海事组织的预测，这一快速增长态势将延续至2030年，届时全球绿色船舶市场规模将达到千亿美元。

记者从中威公司获悉，当前T700碳纤维织物及树脂已实现国产化。结合碳纤维船体和纯电推进技术，使得船舶在使用相同能源情况下具有更长的续航能力。未来，还将共同推进大丝束碳纤维的开发应用，预计生产成本将比现有T700级碳纤维材料降低30%以上，并计划于今年11月获得CCS认证。

“船舶全生命周期减排已成为行业共识，这为替代燃料的应用和节能技术创新提供了广阔空间。”黄盛开表示，这对碳纤维船舶而言是一个巨大的发展机遇。在全球航运业向绿色、低碳转型的大趋势下，越来越多的传统船舶正在被更新型、更环保的船舶所取代，碳纤维技术在造船业的规模化应用将重构产业竞争格局，帮助运营者在新兴的绿色经济中占据有利地位，在减少碳税支出的同时，推动船舶制造业的可持续发展，为“双碳”目标实现提供重要技术支撑。