世界高性能碳纖維技術的發展
高性能碳纖維，是碳含量>92%，具備強度≥3530 MPa、模量≥230 GPa、延伸率為0.7%~2.2%等優異力學特性的纖維形態的碳材料。20世紀50年代末，美國科學家關於“石墨晶須”超高強特性的科學發現，揭開了高性能碳纖維技術的發展序幕。此後的20多年裡，美國、日本和英國的研究機構與企業持續推進了該領域的技術研發和產業建設。
美國
1）美國聯合碳化物公司的成功與失敗
美國聯合碳化物公司（Union Carbide Corporation）的前身是1886年成立的美國國家碳材料公司（National Carbon Company），是美國合成碳材料產業的開創者。
20世紀60至80年代，聯合碳化物公司的高性能人造絲基碳纖維和中間相瀝青基碳纖維技術居世界領先水平。20世紀60年代初，美國空軍材料實驗室（Air Force MaterialsLaboratory，AFML）使用聯合碳化物公司1959年投產的高性能人造絲基碳纖維作為酚醛樹脂的增強體，研製了航天器熱屏蔽層。這是碳纖維首次替代玻纖和硼纖維作為樹脂增強體，製成輕質耐熱複合材料製件並獲成功應用。
纖維增強複合材料技術由此跨入了“先進複合材料”時代。美國聯合碳化物公司在當時本該成為世界高性能碳纖維產業的引領者，但由於盲目擴張和管理混亂，反以悲劇告終。1984年其在印度的分公司發生博帕爾慘案，造成人類歷史上迄今為止最嚴重的化學毒氣洩露事故，導致近80萬人死傷。這一事件致其倒閉，幾經轉賣後，其碳纖維業務現為美國氰特工業公司（Cytec Industries Inc.）擁有。
喪失了聯合碳化物公司的頭雁引領，美國高性能碳纖維產業未能實現應有的輝煌。目前，美國雖擁有可保障軍用的技術、產品和產能，但產品不具性價比優勢，沒有市場競爭力，故像波音飛機機體結構材料這樣的民用需求只能靠日本東麗公司供應。
日本
1）大阪工業技術試驗所和進藤昭男發明PAN基碳纖維
日本政府大阪工業技術試驗所（Government Industrial Research Institute，GIRIO）成立於1918年，成立該機構是為日本關西地區的企業提供技術支持。該機構1993年被併入日本產業技術綜合研究院（Agency of Industrial Science and Technology，AIST），更名為大阪國立研究所（Osaka National Research Institute，ONRI）。
20世紀50年代，日本進入經濟起飛期，強烈渴望增強自主創新能力。1959年，大阪工業技術試驗所的青年科學家進藤昭男（Akio Shindo），在大阪工業技術試驗所的資助下開始了碳纖維研究，為實現PAN基碳纖維的產業化奠定了技術基礎。
大阪工業技術試驗所與企業交流頻密，知識和技術轉移迅速，孵化了大量的商業利益。1959年和1970年，東海碳素公司（Tokai Electrode Mfg. Co.,Ltd.）、日本碳素公司（Nippon Carbon Co., Ltd.）和東麗公司（Toray Industries,Inc.）分別獲得了該所PAN基碳纖維技術的專利授權，為產業建設鋪平了道路。
2）東麗公司的PAN基碳纖維產業建設
東麗公司成立於1926年，前身是東洋人造絲公司（Toyo Rayon Co., Ltd.）。20世紀40至60年代，東麗公司先後實現了尼龍、聚酯和丙烯酸等纖維的產業化，並於1961年開始研發碳纖維生產技術，1968年全力投入PAN基碳纖維產業建設；通過自主研發、收購兼併和專利轉讓，1971年實現了TORAYCA®品牌PAN基碳纖維的商業化，並使其逐步實現了從體育用品到航空航天器製造的廣泛應用。
3）大谷杉夫發明瀝青基和中間相瀝青基碳纖維
20世紀50年代中後期，大谷杉夫（Sugio Otani）在群馬大學（Gunma University）開始從事碳化技術研究。他發現，氮氣中260℃熱處理的吹制瀝青、煤基瀝青和聚氯乙烯（PVC）都具有很好的可紡性，1000℃熱處理聚氯乙烯和吹制瀝青可製得性能尚可的碳纖維。此後，他致力於低成本、高質量碳纖維的製備技術研究。採用大谷杉夫的專利技術，吳羽化學工業公司（Kureha Chemical Ind. Co.）於1970年開始生產瀝青基碳纖維。
目前，日本擁有完備的人造絲基、PAN基、瀝青基和中間相瀝青碳纖維產業，佔據著各細分技術的制高點，壟斷著所有高端產品的市場。
英國
1）英國皇家飛機研究中心Watt發明高性能PAN基碳纖維
皇家飛機研究中心（Royal Aircraft Establishment，R.A.E. Farnborough）是英國最早的飛機研究設計基地，其所在地範堡羅市是20世紀初的世界“航空谷”，是鷂式和協和式飛機的誕生地。該中心1961年開始研究玻纖纏繞增強複合材料（glass fiber reinforced plastics, GFRP）火箭發動機部件。
Watt原在該中心從事氧化碳化、熱裂解石墨和石墨抗滲核燃料罐等研究，1963年開始研究高性能碳纖維。Watt認為，石墨晶須的性能就是碳纖維要達到的目標。在考陶爾斯公司（Courtaulds Ltd）和摩根坩堝公司（Morganite R&D Ltd）等英國老牌化纖及碳材料企業的支持下，Watt發明了高度取向的聚丙烯腈前驅體纖維，並最早製成了高性能PAN基碳纖維。Watt的技術向美、日進行了轉讓，這極大地促進了世界高性能PAN基碳纖維技術的發展。
同期，英國羅爾斯羅伊斯航空發動機公司，簡稱羅羅公司（Rolls-Royce PLC）和英國原子能研究中心（Atomic Energy Research Establishment，AERE）也深度參與了高性能碳纖維的研究。
2）羅羅公司的貢獻與遺憾
Watt發明高性能PAN基碳纖維製備工藝技術後不久，羅羅公司於20世紀60年代中後期率先實現了高性能PAN基碳纖維的連續化生產，並很快就研製了碳纖維增強樹脂材質的飛機發動機進氣風扇葉片，準備用在當時最先進的渦扇發動機上。但該葉片未能通過撞擊試驗，加之該型發動機研製嚴重失誤，最終導致
羅羅公司破產重組。這給剛剛起步的英國碳纖維產業帶來了極為不利的影響。美、日、英3 國高性能碳纖維技術和產業發展因素分析
儘管美國發現了高性能碳纖維的科學機理，最早建立了產業，但結局卻差強人意。英國雖然率先突破高性能PAN基碳纖維生產技術，並開創性地用其研製飛機發動機零件，但終因技術冒進而“敗在開始”（end in the beginning）。因此，日本擁有建設高性能碳纖維產業的多元動力和極佳環境，態勢最佳；而美、英則只是依賴科學家的興趣和企業拓展傳統業務的意願，態勢弱勢明顯（表1）。
表1. 美、英、日高性能碳纖維產業早期建設態勢分析
1）美國強在科技發達，弱在發展環境差，敗在管理混亂。
從白熾燈發光體到航空航天器結構材料，從天然纖維基、人造絲基、PAN基到中間相瀝青基碳纖維，美國科學家都一步一個腳印地一路走過。但長期的戰爭和冷戰，產業導向偏軍偏窄，社會不穩定；企業盲目擴張、管理混亂，釀成重大災難，終致垮臺，產業發展戛然止步。
2）英國強在基礎厚實，失於技術冒進。
有著傑出科學家和聚丙烯腈纖維產業技術基礎，英國快速突破了關鍵技術，並開拓了尖端應用研究，其探索精神令人讚歎。但技術成熟度低時，貿然研製亟待使用的碳纖維增強樹脂（CFRP）飛機發動機葉片，失敗自然是大概率事件，進而動搖了產業建設的信心。
3）日本強在意識敏銳、學習能力強、工匠精神深厚，成在發展環境優、產業通道寬。
日本及時發現高性能碳纖維技術的萌芽，與美、英幾乎在同一起跑線上出發；任世界亂雲飛渡，內部政通人和，舉國謀經濟復甦、謀技術自立、謀建設新產業；市場基於民用，穩步向航空航天高端應用發展、向工業領域拓展；從而成就了其今日高性能碳纖維領域的世界主導地位。
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