來源：中國工程科學，2020年 第22卷 第5期
作者：李仲平，馮志海，徐樑華，呂春祥，李龍，朱世鵬摘要：作為我國關鍵戰略材料的重要組成，高性能纖維及其複合材料是保障國家重大戰略實施和高端裝備發展的物質基礎，也是驅動新材料產業發展的主要力量。本文系統分析了高性能纖維及其複合材料領域的國內外發展現狀、發展趨勢與挑戰、我國發展存在的主要問題，提出了我國高性能纖維及其複合材料要堅持「產品自主、技術自主、體系自主」的發展思路，明確2025年和2035年發展目標以及重點發展任務。在此基礎上，從提升複合材料設計與應用能力、解決產業化成套裝備問題、建設聯合創新平臺三個方面提出相關措施建議，以期為推動我國高性能纖維及其複合材料技術與產業高質量發展提供參考。
關鍵詞：高性能纖維；複合材料；產業化裝備；聯合創新平臺；2035新材料產業是國家戰略性新興產業的重要組成，對實現我國創新驅動發展具有重要的支撐作用。高性能纖維及其複合材料是引領新材料技術與產業變革的排頭兵，廣泛應用於航空航天、軌道交通、艦船車輛、新能源、健康產業和基礎設施建設等重要領域，集軍事價值與經濟價值於一身，是各國軍事發展與經濟競爭的焦點之一。
近年來，國家有關部門陸續出臺《中國製造2025》《關於加快新材料產業創新發展的指導意見》《新材料產業發展指南》等政策文件，強調了新材料產業的戰略地位，也為高性能纖維及其複合材料提供了重要的發展機遇。2018年，中國工程院啟動了「新材料強國2035戰略研究」重大諮詢項目，旨在貫徹落實「十九大」精神，推動戰略性新興產業的高質量發展，為實現材料大國向材料強國的戰略性轉變，提供決策與諮詢建議。
本文作為重大諮詢項目子課題「關鍵戰略材料強國戰略研究」的系列成果，主要圍繞關鍵戰略材料的核心之一—高性能纖維及其複合材料進行研究，筆者系統梳理了國內外技術與產業發展現狀，研判了未來發展趨勢和挑戰，分析了當前我國存在的主要問題，研究確立了高性能纖維及其複合材料的發展思路、原則和重點任務，針對性提出了政策措施建議，以期為我國高性能纖維及其複合材料發展決策制定提供參考。
高性能纖維及其複合材料主要包括碳纖維、有機纖維、陶瓷纖維及其複合材料，是結構輕量化的首選材料，也是極端服役環境不可替代的功能材料。在世界各國一系列重大科技工程和研究計劃的推動下，全球高性能纖維及其複合材料前沿技術不斷取得突破，產業化步伐也逐漸跨入成熟發展階段。
（一）高性能纖維及其複合材料技術與產業日漸成熟，發達國家逐漸形成先發優勢
作為主要的技術發源地，並得益於強大的工業基礎和長期積累，美國、日本和歐洲等國家和地區在高性能纖維及其複合材料領域已形成先發優勢。美國的優勢集中在黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維、氧化鋁纖維、芳綸纖維、樹脂基體和熱工裝備等方面，複合材料應用技術也遙遙領先；日本在聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、陶瓷纖維及其複合材料、複合材料體育用品等方面具有明顯優勢；歐洲在紡絲裝備和複合材料製造裝備方面基礎好、水平高，本土複合材料發展有一定規模的宇航工業牽引。美國、日本和歐洲在高性能纖維及其複合材料方面具有很高的相互依存度，技術與資本交叉融合，形成其產業生態圈。俄羅斯等傳統東歐國家繼承了蘇聯自主發展的複合材料技術，有機纖維、黏膠基碳纖維及複合材料的技術水平較高，各種熱加工設備實用可靠，可基本滿足其國防工業需求。
（二）高性能纖維及其複合材料領域的新一輪技術突破正在加速推進
碳纖維微納缺陷控制技術的突破為其高性能化提供了有力支撐，並再次引發高端碳纖維產品的競爭熱潮。日本東麗株式會社和美國赫氏集團陸續推出7GPa級超高強度碳纖維T1100G和IM10，而後日本三菱集團與東邦化學株式會社也相繼推出對應級別的碳纖維。2018年11月，東麗株式會社宣布通過納米尺度上微結構及石墨取向調控，開發出了M40X碳纖維，在與M40J碳纖維模量相當的情況下，實現拉伸強度和斷裂延伸率提升約30%；2019年3月，赫氏集團立即呼應並推出HM50碳纖維。M40X和HM50碳纖維的特點是高強度、高模量、高斷裂延伸率，預示著碳纖維技術的競爭達到全新高度，並體現出下一代碳纖維的主要特徵。
在芳綸纖維方面，美國杜邦公司和日本帝人株式會社形成規格完整的產品系列，近年發展定製化技術，開發了橡膠增強用的Kevlar29AP、Twaron1015芳綸纖維，以滿足工業領域的放量應用。俄羅斯的新一代雜環芳綸纖維Rusar的強度高達6.0GPa，相比於Armos纖維提高了20%以上。此外，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維、聚醯亞胺（PI）纖維、聚對苯撐苯並雙噁唑（PBO）纖維等，均已形成一定產業規模，在美國、日本的航天、交通、橋梁、防彈防燃服以及競技體育等特殊領域獲得應用。
日本企業覆蓋了三代碳化矽纖維產品，最高使用溫度從1300℃提升到1800℃以上，並且衍生出多功能化碳化矽纖維。美國明尼蘇達礦業及機器製造公司（3M公司）發明Nextel312氧化鋁纖維之後，陸續開發了Nextel550、Nextel720等更高性能的纖維；此外，以美國、日本、法國、俄羅斯為代表的國家已實現氮化硼、氮化矽、矽硼氮等新型陶瓷纖維的批量研製與應用，陶瓷基複合材料基體也由單一基體發展到複合基體、超高溫基體，在航空發動機、航天飛行器、空間相機及核能等領域的應用逐步深入。
（三）全球行業壟斷格局不斷加劇，優勢企業主導地位難以撼動
全球聚丙烯腈基碳纖維主要產能來源於日本東麗株式會社（含卓爾泰克公司）、東邦化學株式會社、三菱集團，美國赫氏集團、氰特公司，德國西格裡集團，中國臺塑集團，行業集中度極高，主要技術被日本和美國控制，市場被日本、美國、歐洲聯盟壟斷（約達80%）。新興國家（中國、俄羅斯、土耳其、韓國、印度）的碳纖維企業運營十餘年，對碳纖維傳統巨頭沒有形成衝擊和威脅。2015年東麗株式會社收購卓爾泰克公司，其產能和市場佔比均超過全球的三分之一，形成一家獨大的壟斷局面。在瀝青基碳纖維方面，美國氰特公司（收購BPAmoco）、日本三菱集團和石墨纖維公司的瀝青基碳纖維技術遙遙領先，形成系列化產品，並佔據全球市場主導地位。
在芳綸纖維方面，美國杜邦公司的對位芳綸（Kevlar）、間位芳綸（Nomex）以及日本帝人株式會社的產品佔據全球主要市場。在高性能UHMWPE纖維方面，荷蘭皇家帝斯曼集團、美國霍尼韋爾國際公司以及日本的東洋紡績株式會社、三井化學公司等傳統優勢企業，共同處於市場壟斷地位。在陶瓷纖維方面，日本Carbon、Ube、Suitomo以及美國3M、DowCorning等公司不僅掌握了氧化鋁、碳化矽、氮化硼等纖維及前驅體方面的關鍵技術，而且形成了多品種、系列化的產品，佔據了全球80%以上的市場份額，並控制產品銷售區域，對我國實施嚴格的禁運。
（四）產業規模逐年擴大，國外廠商積極重組聯合，提前布局大工業應用
航空航天、體育休閒等傳統產業對碳纖維複合材料的需求保持穩定增長，以輸電與風電為主的能源領域、以汽車與軌道運輸為主的交通領域為碳纖維產業的發展注入了新的活力，低碳、綠色經濟對碳纖維應用的拉動效益顯著，推動產業跨入到以工業應用為主的新階段。近年來，拉擠板成功應用於葉片組合梁，實現風電領域對碳纖維需求的迅猛增長；寶馬公司與西格裡集團合資在美國建設總產能為9000t/a的碳纖維工廠，試圖將電動汽車徹底輕量化並控制材料源頭；東麗株式會社收購了卓爾泰克公司，並推出Z600碳纖維，實現大絲束與小絲束多元化發展，預備應對未來風力發電、汽車、壓力容器領域對工業級低成本碳纖維的井噴式需求。
經過數十年發展，在國家有關部委的大力支持下，通過各類科技項目實施、專項能力建設和國家級創新研究機構設立等措施，我國高性能纖維及其複合材料技術與產業發展取得了一些可喜成績。（一）核心技術不斷突破，產品性能逐步提高
國內已突破基本型（T300級）碳纖維的研製、工程化及航空航天應用關鍵技術，實現重點型號的自主保障；突破了溼法高強型（T700G級）碳纖維的研製和工程化關鍵技術，完成了部分裝備的應用研究；開展了高強中模型（T800H級）碳纖維的工程化及其應用關鍵技術攻關，已進入重點型號考核驗證和試用階段；開展了高強高模碳纖維研發，M40級碳纖維已應用於航天領域，M40J級碳纖維進入地面考核驗證階段，突破了十噸級M55J碳纖維關鍵技術；基本突破了系列民用幹噴溼紡碳纖維產業化技術，正在進行高端碳纖維的攻關、應用研究和民用領域的應用推廣。在瀝青基碳纖維方面，突破了高純可紡中間相瀝青和連續高導熱瀝青基碳纖維（P120級）製備關鍵技術。
在芳綸纖維方面，突破對位芳綸和雜環芳綸關鍵技術，建成多套工業化裝置。基本型對位芳綸（Kevlar29級）實現穩定批量生產和供應，高強型對位芳綸（Kevlar129級）實現國產化供應，在光纜、膠管、防彈等領域實現批量應用；雜環芳綸產品性能達到俄羅斯Armos同等水平，在固體火箭發動機、高端防彈等領域實現批量應用。UHMWPE纖維實現與國際優勢企業比肩，不僅可以部分替代進口，而且具備一定出口創匯能力。PI纖維斷裂強度達到3.5GPa，模量140GPa，實現了耐高溫型、高強高模型PI纖維的商品化。國內科研機構陸續突破連續碳化矽纖維及其複合材料的工程化製備技術，開展了工程應用驗證，同時也初步建立了氧化鋁纖維、氮化矽纖維、系列陶瓷前驅體等驗證試驗線。
（二）產業規模逐年擴大，積累了一定工業化經驗
2019年，我國碳纖維的需求量約為3.8×104t（見圖1），但超三分之二用量為國外碳纖維；我國碳纖維運行產能約為2.6×104t，實際銷量約為1.2×104t。國產小絲束碳纖維實現銷售約7000t，並在逐步擴大市場份額，其餘為國產大絲束碳纖維。中國超高增長需求的主要驅動者是風電葉片市場，為國內碳纖維企業帶來了難得的發展機遇。
在芳綸纖維方面，我國建成了多條千噸級對位芳綸生產線，2019年我國對位芳綸產量達到2800t，2020年預計將達到5000t；間位芳綸產能超15000t，產量達到11000t，我國成為間位芳綸的主要生產國之一。2019年我UHMWPE纖維產能約為33000t，產量為23000t，出口為3355t，產品具有一定的國際競爭力。
（三）高性能纖維及其複合材料的戰略支撐作用日益凸顯
我國高性能纖維複合材料應用技術日趨成熟，應用部位由次承力構件擴大到主承力構件，由單一功能材料向多功能、結構功能一體化轉變，有效緩解了國家重大工程、國防重點裝備的迫切需求。高性能纖維及其複合材料產業也由開拓推廣期向快速擴張和穩定成長期邁進，複合材料應用領域由航空、航天、兵器等擴展到了風力發電、軌道交通、汽車等眾多民用領域；產業規模不斷擴大，如國內碳纖維銷售額達30億元規模，優勢企業近年陸續在內蒙古、青海等中西部地區投資擴產工程，這將對中西部地區科技與經濟發展起到積極的帶動作用，支撐新興產業的區域均衡發展。
在大國競爭和新型冠狀病毒肺炎疫情疊加影響下，國內外產業格局將加速重塑。我國高性能纖維及複合材料的自主保障能力需進一步提升，產業技術將面臨持續低成本化以及大規模工業應用的需求。
（一）高性能纖維及其複合材料將持續國產化，以滿足重大戰略發展需求
高性能纖維及其複合材料是實現衛星平臺、運載火箭、大飛機、兵器艦船等國家重大工程建設的物質基礎，相關產品長期以來處于禁運或高價進口狀態，在技術與經濟上受西方國家遏制。隨著大國競爭的持續演進，高性能纖維及其複合材料的原材料、裝備、技術封鎖將進一步加劇，高性能纖維及其複合材料的自主研製保障是突破「受制於人」問題的關鍵，也是實現「中國製造2025」發展計劃的必由之路。
（二）高性能纖維及其複合材料將持續高性能化，其前沿技術仍是材料學科的研究熱點之一
經過近30年的相對沉寂，依靠細旦化提高拉伸強度的技術路線出現轉折。東麗株式會社和赫氏集團相繼推出T1100G和IM10碳纖維，在纖維直徑保持原序列牌號特徵基礎上，強度和模量同步顯著提升。近期推出的M40X、HM50碳纖維體現了高強高模高延伸的綜合性能。國內開發的中大直徑T800級碳纖維，實現複合材料壓縮強度與拉伸強度的「壓拉比」從0.52提升至0.67，複合材料壓拉平衡性獲得改善。新一代碳纖維及第三代先進複合材料技術的突破，是實現我國高性能纖維及其複合材料技術比肩國際前沿發展的重要契機。
（三）高性能纖維及其複合材料將持續低成本化，並決定其在風力發電、基礎設施建設、體育休閒等相對成熟領域的市場份額
發達國家已實現高性能纖維標準化、系列化，未來重要發展趨勢是低成本化。低成本纖維製備技術不僅要降低生產要素成本，也要突破高性能纖維顛覆性製備技術，建立低成本化的生產工藝。在碳纖維領域，一是對現有製備技術進行改進，如通過「擴容提速」實現紡絲速度大幅提升，擴大單線產能；二是開發新型紡絲、碳化技術等，大幅降低能耗。另一方面是利用腈綸工業基礎，開展碳纖維大絲束化製備技術研究，發展48K以上低成本紡織級原絲及工業級碳纖維製備技術。當碳纖維價格達到10USD/kg，在風力發電、基礎設施建設和體育休閒等領域的應用將進一步擴大，將全面築牢碳纖維工業應用的壓艙石。
（四）軌道交通、新能源汽車、工業基礎設施等新興產業以及新型基礎設施建設有望成為高性能纖維擴大應用的重要機遇和突破口
經歷60年發展，全球碳纖維需求在2019年首次超過1×105t。隨著應用技術的成熟和碳纖維成本的不斷下降，下一個1×105t的增長，預計周期會明顯縮短。近年來，國內不斷加大高速列車等軌道交通、新能源汽車及充電樁、特高壓輸電線路等新興產業以及新型基礎設施投資，同時隨著碳纖維在車體車架、高壓氣瓶、機器人臂、電纜電芯等部件上應用技術的不斷突破，國內碳纖維市場有望迎來擴大應用、實現產業可持續發展的重要機遇。
（五）國外壟斷型企業加速兼併重組，新型冠狀病毒肺炎疫情對全球經濟衝擊顯著，多種因素疊加將加速國內產業格局重塑
國外高性能纖維巨頭通過併購，不斷加強系列品種的國際壟斷地位；上遊原材料企業與下遊應用單位聯合重組，形成全產業鏈的控制能力。國內高性能纖維行業經過十餘年「大幹快上」的發展歷程後，逐漸回歸理性投資。隨著新冠疫情的衝擊，全球市場短期受困，內外因素疊加，必將加速完成優勝劣汰的行業洗牌。中國得益於更早控制住疫情，已實現全面復工復產，有望迎來一段特殊發展空間；國內企業突圍破局，應把握好軌道交通、大型橋梁、島礁建設、大直徑風電葉片、油田開採設備等國內優勢產業的蓬勃需求。
我國高性能纖維及其複合材料研製起步並不晚，但是由於複雜的原因進展一直較緩慢，近十年來雖取得了很大的進步，但產品在性能穩定性、成本、規模及應用水平方面與日本、美國等發達國家差距明顯。
（一）高端纖維及其複合材料仍存在代差，自主保障能力亟待加強
國外航空航天領域已經大規模應用以T800級碳纖維為主要增強體的第二代先進複合材料，而我國總體上仍處在第一代先進複合材料擴大應用、第二代先進複合材料考核驗證階段，落後一代以上，而且高強高模、超高模量碳纖維尚未建立有效的自主保障能力。在高性能有機纖維、陶瓷纖維等領域，同樣存在高端產品缺乏、質量一致性差等問題。
（二）產業技術成熟度不夠，大規模高效低成本的成套工藝與裝備技術仍未完全突破，纖維產品「質次價高、不好用」
高性能纖維產業是一個工藝與裝備高度耦合的超長流程精細產業，國內尚未全面了解和掌握大規模成套生產工藝技術。現階段國產碳纖維生產仍以12K及以下小絲束產品為主，大絲束、低成本碳纖維工業化生產技術尚未全面突破，而國外已開始將大絲束低成本與小絲束高質量的生產技術融合，持續提升產品質量和降低成本。我國芳綸纖維在產品性能、生產效率、產業規模、應用支持等方面還存在差距，價格也不具備本土優勢，導致國產芳綸纖維的使用積極性不高，企業成長艱難。UHMWPE纖維單線產能低，投資成本高、生產效率低、能耗高，規模化低成本生產還難以實現。此外，纖維的產業化成套裝備設計與製造能力不過關。優秀的設計/仿真模擬人員缺乏，設計/模擬軟體依賴進口，基礎工業技術（如機械加工）、裝備原材料質量（如石墨發熱體材料）與國外差距明顯，導致國內自主裝備在精度和產能上不足，設備運行穩定性差、故障率高，制約纖維產品的性能與成本控制。
（三）大多數應用行業缺乏複合材料設計–評價–驗證能力，「不會用、用不好」問題突出
與傳統金屬材料相比，複合材料的最大優勢是可設計性，可根據服役環境和結構特點進行優化設計。當前，我國僅航空航天領域具有較為完整的複合材料設計–評價–驗證能力，兵器、艦船、汽車、風電、軌道交通、基礎設施建設等行業則嚴重滯後，更多習慣於跟蹤國外的應用技術與應用領域，以「成型加工」方式開展高性能纖維複合材料的製備，普遍存在「不會用、用不好」的問題，導致國產纖維及其複合材料大規模「應用出口」不暢。
（四）基礎研究投入不足，部分關鍵科學問題尚未探明，在前沿產品創新開發上缺乏後勁
在國家重大任務的牽引下，我國高性能纖維及其複合材料以參照仿製的國產化思路開展，以產品研製為主，著重解決應用急需。高校與研究機構的研發，往往以型號產品為依託，高性能纖維材料成分–結構–工藝–性能之間的深層次關聯關係尚未全面掌握，必要的科學機理尚未揭示清楚。材料研製與應用超前於相關學科的基礎研究，導致在面臨新的應用需求時缺乏理論支撐，自主創新發展後勁不足，難以適應未來技術比肩和引領發展需求。
（五）健全的產業體系和健康的產業生態尚未形成，部分領域低水平重複、無序競爭現象仍存在
目前我國高性能纖維及其複合材料產業體系不完整，關鍵裝備、重要原材料和配套材料以及檢測評價環節薄弱。在航空航天領域應用的總體規模仍然比較小，難以驅動全產業鏈的發展與完善，在以汽車、壓力容器、軌道交通等為代表的工業領域仍未實現放量（見圖2）。在國家高度關注以及高科技領域投資衝動等多重因素刺激下，目前仍存在低水平重複、脫離產業實際的投資亂象，項目水平參差不齊，不僅造成大量國家和社會資源佔用與浪費，也將嚴重不利於行業競爭力和可持續產業生態的形成。
針對我國高性能纖維及其複合材料發展現狀及主要問題，圍繞2035年材料強國戰略目標以及「十四五」發展規劃，研究確立了解決高性能纖維及其複合材料自主保障、築牢產業安全基礎、構建完整產業鏈的發展思路和目標。
為實現材料強國的戰略目標，以《中國製造2025》《新材料產業發展指南》等為依據，以國防建設和國民經濟重大需求為導向，以纖維研製生產和複合材料擴大應用為發展主線，實施高性能纖維及其複合材料「產品自主、技術自主、體系自主」的「三步走」發展戰略，牢固樹立科技安全、產業安全的發展理念。
一是堅持關鍵品種自主保障原則。大幅提升高性能纖維及其複合材料的自主保障能力，填補高端品種空白，保障關鍵產品安全，滿足國家重大工程需求。
二是堅持產業鏈自主可控原則。著力解決基礎原材料、關鍵裝備、基礎機電產品等產業鏈安全隱患和技術短板，實現產業基礎再造。
三是堅持產業體系自主發展原則。構建完善的高性能纖維及其複合材料產業體系，著力培育國內戰略性新興產業市場，形成具有特色的產業優勢和市場競爭力，建立上下遊協同的創新研發體系，支撐高性能纖維及其複合材料技術向自主創新發展轉變。
（二）發展目標
1.2025年目標
國家重大工程、重點國防裝備、戰略新興產業重點領域高性能纖維及其複合材料「受制於人」問題基本解決，重要高性能纖維及其複合材料品種填補國內空白，關鍵裝備實現自主可控，全面提升產業鏈安全。部分品種實現產業化及應用示範，初步建成完整的高性能纖維及其複合材料產業體系。
突破高端碳纖維品種工程化製備技術，實現國產碳纖維產量5×104t/a；建設萬噸級總量的對位芳綸和雜環芳綸智能化生產能力，打造1~2個知名品牌；UHMWPE纖維國外市場佔比達到40%以上，實現高強高模PI纖維千噸級產業化製備；突破高性能碳化矽、氧化鋁等陶瓷纖維工程化製備及其複合材料應用技術，支撐兩機專項、重型運載、大型客機等重大工程對高性能纖維複合材料的需求。
2.2035年目標
高性能纖維及其複合材料自主保障問題全面解決，形成高性能纖維及其複合材料自主發展體系。建立涵蓋材料設計、研發、應用的上下遊協同創新體系，實現高性能纖維及其複合材料技術多元化、品種系列化、產能規模化發展，綠色、可持續產業體系全面建成，產品進入國際高端應用供應鏈。
實現國產碳纖維產量達到1.5×105t/a，對位芳綸纖維國內自給率達到80%以上，芳綸、UHMWPE、PI等有機纖維創新型產品技術達到國際領先水平，構建陶瓷纖維及其複合材料產業鏈。高性能纖維及其複合材料的規模、質量、成本在國際市場具有一定優勢和品牌影響力。
突破高強中模、高強高模、高強高模高延伸碳纖維及其複合材料工程化製備關鍵技術，實現高強中模碳纖維拉伸強度≥7GPa；高強高模碳纖維拉伸模量≥650GPa；高強高模高延伸碳纖維拉伸強度≥5.7GPa，拉伸模量≥370GPa，斷裂延伸率≥1.5%，滿足高端裝備用碳纖維及其複合材料全面自主保障需求。
突破千噸級溼法、乾濕法和大絲束（48K及以上）工業級碳纖維成套工藝裝備與產業化製備技術，突破國產大絲束碳纖維用紡絲油劑和上漿劑等配套材料、國產碳纖維中間體製備等關鍵技術；突破新型紡絲、預氧化碳化等顛覆性製備技術，實現國產碳纖維穩定化與低成本化，支撐國產碳纖維的規模應用。
攻克複合材料設計–製造–評價–考核驗證等應用共性關鍵技術，突破複合材料回收再利用技術，持續推進國產碳纖維及其複合材料在航空航天、兵器、交通、能源、建築等國防和國民經濟領域的工程應用，構建完整的碳纖維及其複合材料產業鏈。以國產T300、T700級碳纖維為增強體的第一代先進複合材料在民用領域應用取得顯著突破，以國產T800級碳纖維為增強體的第二代先進複合材料實現規模化應用，高強高模高韌第三代先進複合材料實現自主發展。
（二）有機纖維及其複合材料
突破芳綸、PI、UHMWPE、PBO等高性能有機纖維產業化製備及其複合材料工程應用關鍵技術，實現在國家重大裝備上的穩定應用。開發系列化、功能性對位芳綸，滿足差異化應用領域需求；發展新一代高強高模、高複合性、低成本雜環芳綸；突破提升間位芳綸生產效率的新工藝、新技術。開發耐溫、抗蠕變UHMWPE纖維，完善中高強度UHMWPE工程化製備技術，解決生產過程能耗大、成本高問題。優化PBO纖維聚合紡絲工藝，實現穩定高品質產品供應。開發低成本、高性能PI纖維技術，突破PI纖維的環化–牽伸一體化等關鍵工藝與集成設備技術，拓展PI纖維及其複合材料的應用領域。
發展以超高溫低成本碳化物纖維為代表的高性能陶瓷纖維及其複合材料技術，突破碳化矽、氧化鋁、氮化矽、氮化硼、矽硼氮等纖維及其前驅體的工程化穩定製備技術；解決工程尺寸的複合材料製備工藝與裝備瓶頸，開發陶瓷基複合材料快速低成本製造技術；形成系列陶瓷纖維及其複合材料產品型譜，實現陶瓷基複合材料在燃氣發動機等重大裝備上的工程應用。
在航空航天領域之外，尤其是軌道交通、車輛船舶、壓力容器、健康產業等頗具潛力的領域，應結合行業特點，加快提升複合材料設計–製造–評價–應用全鏈條技術水平，重點補齊工業領域複合材料設計與應用能力；加強複合材料專業的設計人才培養，注重複合材料設計軟體的國產化，「多用、用好」高性能纖維複合材料，徹底打通國產高性能纖維「應用出口」瓶頸，暢通應用通道，推動國產高性能纖維及其複合材料規模應用。
（二）解決關鍵裝備國產化問題，突破高性能纖維及其複合材料生產製造的成套裝備技術，提升產業硬實力
建立集機械、熱工、化工、自動化等多學科交叉的優勢技術力量，下決心真正解決大規模工業化的高性能纖維及其複合材料製造裝備問題，重點突破高性能纖維大規模工業化生產成套裝備技術、工業級複合材料應用成套裝備技術、配套工業基礎軟體技術等，構建「技術–裝備–應用」三位一體驅動模式。
以碳纖維為例，國內碳纖維產業發展至今的有效經驗之一是堅持關鍵裝備國產化，只有裝備國產化才能實現碳纖維產業真正落地生根。而且進口設備的採購、運輸、維護等環節受國際環境變動的影響越發嚴重，關鍵裝備國產化成為實現我國高性能纖維及其複合材料產業鏈自主可控的核心所在，因此，應始終堅持關鍵裝備國產化，扶持國產裝備上線驗證，在用中改進。
（三）創建由科研院所、生產企業和重點用戶共同組成的國家級聯合創新平臺，探索創新平臺運行新機制，構建上下遊協同、可持續的創新研發體系
整合國內優勢資源，建立高性能纖維及其複合材料領域的國家級聯合創新平臺，營造人才匯聚、聯動協同的創新環境。依託創新平臺，融通基礎研究、材料研發、中試生產、應用示範鏈條；加強共性和基礎技術研發，重點解決「卡脖子」的科技安全和產業安全問題；融合知識、技術、資金、人才等創新要素於一體，促進高性能纖維由「小團隊」研發模式向「集智攻關、體系化、可持續」研發模式轉變，注重專業人才培養和儲備，滿足學科長遠發展和自主原始創新需求。