造紙術，是我國引以為傲的古代四大發明之一。
然而，我國卻曾因「一張紙」，被西方國家卡過脖子。
這張紙就是芳綸紙。
芳綸紙不是普通的紙，而是一種高分子聚合材料。
雖然看上去跟紙張區別不大，卻是世界三大高性能纖維材料之一，全稱為「聚芳醯胺纖維紙」。
芳綸紙
製造芳綸紙，需要先得到芳綸高分子纖維。
根據分子結構的不同，最常見的有兩種：芳綸1313（PPTA）和芳綸1414（PMTA）。
前者也被稱作間位芳綸，後者被稱作對位芳綸。
兩者結構相似，但性質和用途不同。
兩種芳綸纖維的化學結構
芳綸纖維在自然界中不存在，只能靠人工合成來得到這種線性纖維，不同類型的芳綸纖維，製作方法也不同。
比較成熟的工藝是低溫聚合法。
這種方法消耗的有機溶劑少，反應需要的設備比較易得，操作步驟簡單，生產效率較高，使用範圍廣泛。
比較新的方法是介面聚合法。這種工藝比較複雜，控制比較難，對設備要求高，所以投資比較大。
美國杜邦公司採用的是低溫聚合法，日本帝人公司則採用介面聚合法。
此外還有乳液聚合法和氣相聚合法等，但相對少見。
從芳綸纖維到芳綸紙的製作流程
芳綸紙實際上是一種無紡布。
把芳綸纖維混合分散，用濕法成型後，再通過熱壓工藝就可以製成芳綸紙了。
芳綸紙從誕生之日起，就被認為是材料科學上的重要里程碑，號稱「材料屆的黃金珠寶」。
芳綸紙繼承了芳綸纖維的優點，強度是鋼絲的五六倍，韌性是鋼絲的兩倍，但質量只有鋼絲的五分之一左右。
芳綸紙的化學和物理穩定性也非常高，耐酸鹼腐蝕、阻燃耐高溫、抗裂耐衝擊、耐磨變形小、阻燃絕緣好，使用壽命長……
這些優異的性能，讓芳綸紙成為當之無愧的「紙黃金」。
芳綸紙最早在冷戰時期被美國開發出來用于軍事領域。
1967年，美國杜邦公司實現間位芳綸材料諾美克斯（Nomex）的工業化生產，主要利用其阻燃耐高溫的特性用于軍事設備的絕緣襯墊。
1972年，杜邦公司又將間位芳綸材料成功工業化，主要利用其超強的抗裂耐衝擊特性生產防禦裝備，這就是大名鼎鼎的凱夫拉（Kevlar）。
目前，美英等國軍隊裝備的防彈衣和美國士兵佩戴的頭盔，都是由芳綸材料製成。
與鋼盔相比，芳綸頭盔具有更好的吸波能性，而且可以耐高低溫、耐酸鹼，硬度比鋼更硬，重量卻只有三分之一。
芳綸頭盔
這對保護士兵和提高單兵作戰的移動能力具有很大幫助。
凱夫拉的作用不只在於單兵防護，還包括反彈防護。
比如美國M1坦克所用的防護罩就是由鋼-芳綸-鋼復合材料製成，可抵抗直徑達700mm的反坦克飛彈。
在航空航天領域，芳綸紙也是最常用的特種材料之一。
芳綸紙可以製作成蜂窩網絡結構，其復合材料具有很強的吸波性，可用於製作隱身技術材料，使飛行器有效躲避敵方雷達的偵測，提升生存機率。
比如，美國空軍B-2隱身轟炸機的機翼蒙皮就使用了芳綸材料。
美軍B-2隱形轟炸機
航天飛行器在返回地球的過程中，會與大氣層發生劇烈的摩擦，帶來1000℃的高溫，很少有材料能耐受如此高溫的挑戰。
芳綸紙作為一種阻燃耐熱材料成為不二之選。
此外，芳綸紙非常輕，能大大減少太空飛行器的整體質量。
要知道，在太空飛行器的設計中，每減少一公斤重量，大約可減少100萬美元的製造成本，芳綸紙簡直完美！
最近，馬斯克的SpaceX公司把火箭回收做得風生水起，獵鷹9號火箭已經成功發射回收17次。
說起來，馬斯克還得感謝芳綸紙的出現。
正在落地回收的獵鷹9號火箭
在民用領域中，芳綸紙的用途就更多了。
芳綸紙製成的防火服可在260℃的高溫下使用100小時，成為使消防員不受高溫侵蝕的最好防護。
芳綸紙外層材料能有效降低高速列車的能耗和噪音，也是高速列車內重要的高溫隔熱材料。
芳綸紙在建築行業也廣受青睞，用於屋頂隔熱絕緣、鋼結構工程牆壁熱絕緣、室內熱絕緣及吸音。
芳綸紙還被廣泛應用於建造船隻和皮划艇，大多數水上運動的高性能皮艇都是由芳綸纖維或碳纖維/芳綸纖維混合材料製成的。
美國海岸警衛隊使用蜂窩結構的Nomex取代石棉板，快艇重量減少9噸多。
據統計，7％-8％的防彈衣和頭盔由芳綸紙製作，近40％的航空航天材料和體育用品材料涉及芳綸紙，而芳綸紙在輪胎骨架材料和輸送帶材料中的使用比例也達到了20％。
從民用到軍用，從體育到建材，各個領域都有芳綸紙的身影。
如此重要的軍事民用材料，中國卻長期被已開發國家卡著脖子。
上世紀60年代，美國杜邦公司在成功完成芳綸纖維的產業化後，在新產品的開發、生產規模以及市場占有率都處於世界領先地位。
芳綸紙也在杜邦的全面優勢之下，很快開發出更高性能的二代和三代產品。
懷揣最新的技術，美國政府以各種奇葩理由將芳綸紙列入對華禁運名單。
後面美國即使稍微放開，但也僅限於質量最差的初代產品，完全滿足不了軍用，只能民用。
更可惡的是，一張成本不足20元的A4紙大小的芳綸紙，壟斷價格一度高達2800元。
美國的封鎖一度讓中國面臨「無紙可用」的被動局面。
芳綸紙限制了我國多個領域的發展，甚至成為影響我國航空航天信息技術的瓶頸。
好在，國家早就意識到這個問題。
1972年我國便開始發展芳綸纖維技術，不僅對科研項目大力資助，也多次對企業給予政策支持。
但由於缺乏技術人員和核心技術，發展之路一直很坎坷。
在解決「卡脖子」技術的關鍵時刻，我們不得不提到兩位科學家。
第一個取得突破的是號稱「現代蔡倫」的陝西科技大學張美雲教授。
她的團隊深耕高性能芳綸纖維和紙基功能材料近40年，發表200多篇高水平學術論文，獲得40多項國家發明專利，最終為我國芳綸紙的出現奠定堅實基礎。
2007年，中國國產的芳綸紙進入國際市場，打破杜邦公司的壟斷。
張美雲教授
張美雲教授實現追趕，華南理工大學的胡健教授則完成超越。
2008年，在華南理工大學的資助和支持下，胡健教授組建團隊，次年開始攻克新一代芳綸紙技術的研究。
2016年，中國中車與華南理工大學簽署合作協議，合作開發芳綸紙蜂窩等異形件。
2018年，胡健教授團隊研製的國產芳綸紙正式面世。
芳綸紙蜂窩
新一代國產芳綸紙完全超越美國杜邦公司前兩代產品，與杜邦公司的第三代產品比肩，其硬度、柔韌性和重量等性能都比第一代芳綸紙提高了一倍。
我國正式打破西方科技強國高達50年的芳綸紙技術壁壘。
從此，中國有了可與美日企業相媲美的芳綸紙技術，並藉此一舉成為繼美國、荷蘭、日本、俄羅斯之外，第五個能夠自研自產芳綸紙的國家。
大家熟悉的天宮二號、和諧號高鐵、國產大飛機C919……都應用了中國自主開發的芳綸紙。
像其他行業一樣，在解決了「卡脖子」技術之後，中國產品憑藉物美價廉的優勢，迅速占領國際市場。
目前，全球芳綸紙的排名前五的生產商是杜邦、民士達、贛州龍邦材料科技、超美斯和時代華先，這些廠商占有全球約13%的市場份額。
除杜邦之外，全都是中國企業！
今年9月，美國某知名行研公司芳綸紙市場研究報告中給出的五個頭部企業，其中四個都來自中國。
行研報告
在產品端，我國的芳綸材料也行銷全球。以凱夫拉防彈材料為例，中國生產的防彈衣已經占領全球七成以上的市場。
局長之前就聊過，連美國大兵都知道中國的防彈衣價格便宜用料足，紛紛自費購買。
中國科學家們以無私奉獻，專注專業，完全結束了中國芳綸紙被「卡脖子」的歷史！
張美雲曾說：搞科研的人，就要像黃大年一樣，耐得住寂寞，抵得住誘惑，守得住清貧，還要淡泊名利，低調務實不張揚。
與胡健團隊的合作中，中車在接受採訪時表示，科學家們的精神實在可歌可泣令人欽佩，科學家們攻克技術壁壘並非為了能夠從中獲利，而是為了解決國家的痛點。
中國突破芳綸紙的技術壟斷，標誌著中國科技實力和產業能力的發展翻開了新的一頁。
這不僅是材料科學的突破，還可以帶動其他高科技產業的崛起。
未來，隨著新能源和新材料的不斷開發和應用，芳綸紙將會有更廣闊的應用前景。
為中國科學家點贊！