蓝白相间的船身，形似一只腾跃于水面的海豚，独具创新的艏艉对角左右对称设计，让这艘即将投入运营的双体高速碳纤维船 “新明珠39”轮，成为维多利亚港上一道亮丽的风景线。
近日，全国首艘整船采用国产碳纤维材料建造、纯电动力推进系统的客渡船“新明珠39”轮，从广州南沙货运码头前往香港交付测试，后续在维港投入使用。该船全船采用先进的碳纤维高新材料制造，具有重量轻、耐腐蚀、噪声低等技术优势，打破了高端碳纤维进口材料在国产客船的技术垄断局面。
该船从广东中威复合材料有限公司（以下简称“中威公司”）出厂，国产碳纤维材料在“新明珠39”号的成功应用，推动了国产碳纤维客渡轮向更轻量化、更绿色环保的方向迈出关键一步。
粤港澳大湾区水系发达，高速客船能够快速往返于各个港口之间，结合新能源技术，获得更高的安全性和可靠性，减少运营成本，在内河航运和近远海域，有望逐步取代传统燃料船舶，成为主流船舶。
颠覆式造船：碳纤维船整船建造
走进位于南沙区黄阁镇小虎岛北端的中威公司碳纤维船舶整船制造车间，铺在技术工人前的，不是玻璃纤维、铝合金材料或钢板，而是一卷柔软的黑色碳纤维“布”材。他们仔细地将布料延展开，并利用独有工艺快速浸润一层特殊的树脂材料。
“这个步骤叫真空导流，这匹柔软的布可以跟树脂更好地结合、同时粘结芯材，形成具有‘三明治’夹层结构、强度远超钢材的复合材料，整体超过40米的船体可以一次性真空导流成型制造。”广东中威复合材料有限公司总经理黄盛开介绍，由于碳纤维表面是惰性的类石墨结构，每一束碳纤维中都包含着成千上万根碳纤维单丝，且单丝很容易断裂，在与树脂粘合前，碳纤维表面包覆一层薄薄的上浆剂树脂层，就能起到保护碳纤维和增加纤维与树脂基体相互粘合的作用，降低复合材料的孔隙率。
在传统的船舶制造车间内，钢铁、铝合金等金属材料是造船的“主角”，但在中威公司的车间里，一匹匹碳纤维布才是造船的核心原材料。
用碳纤维复合材料造船，是中威公司的立业之本。2016年，中威公司所属的广东省港航集团在投资收购了挪威知名船厂Brdrene Aa AS（以下简称BrAa）的部分股权后，引进该船厂在碳纤维商用船舶领域的技术，于2017年10月在南沙成立了中威公司。
作为船舶建造领域的一种理想材料，碳纤维复合材料具有重量轻、耐疲劳、抗腐蚀等特点，相比传统船用材料，用碳纤维建造的船舶，航速快、油耗低、维护便捷成本低，低碳环保优势明显，船体还可以更好地抵抗海浪的冲击和扭曲，减少船体的振动和摇晃，提高船舶的舒适性和安全性。
但在过去，受制于技术、材料供应等因素，在船舶建造领域，国内多在船长20米以下的小艇或游艇领域，使用T300级别（T代表拉伸强度，数字越大碳纤维的力学性能指标越高）的碳纤维原丝配套需要热固化的环氧树脂。同一时期，国外已将研制出的民船用碳纤维及配套乙烯基树脂应用在40米以上级别客船、客滚船、高速艇等各类船型超过22年，无论是技术还是市场都已十分成熟。
碳纤维因其高昂的价格一直被业界称为“黑黄金”，长时间被国外企业垄断。过去，国内造船企业一直依赖进口国外碳纤维及树脂建造船舶，供应链成本高且稳定性难以保证。
黄盛开介绍，为了打破高端碳纤维进口材料在国产高速客船的技术垄断局面，在中国船舶集团广州船舶工业有限公司的牵头组织和大力推动下，2023年6月9日，中国船舶集团广州船舶工业有限公司与中国船舶集团旗下第七二五研究所、中威公司三方共同签订了《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。
经过一年多的共同努力，研发团队在2024年4月取得了船舶领域碳纤维复合材料自主生产的重大突破，全面实现国产化T700碳纤维织物及树脂国产化。
“在这次产学研协作中，院所在实验室里突破了上浆剂与高性能树脂的研发，改进碳纤维单丝的编织工艺，自主改造更新了编织设备，我们则在工业化体系中调整各类参数，使产品能够从小范围中试拓展到在大型尺度上建造应用。”黄盛开表示，由于该技术在前置的研发环节就已经将实际工业化应用中的效率问题考虑在内，通过前端研发和后端产业的密切配合，最终成功实现将实验室部组级的应用拓展到船舶分段应用，再到整船制造应用的突破。
中威公司历经从与挪威知名碳纤维船舶制造商BRAA船厂合作建造，到实现整船自主建造的蜕变，全面掌握“真空成型”船体一次成型制造技术，填补国内40米以上碳纤维船舶整船建造的技术空白，具备碳纤维船整船设计与建造以及大型复合材料制造能力。
加速拓展全球绿色船舶市场
工信部数据显示，今年1—9月，中国造船完工量、新接订单量、手持订单量——造船业三大指标继续稳步增长，分别同比增长18.2%、51.9%、44.3%，造船大国地位进一步稳固。更为亮眼的是，中国新接绿色船舶订单国际份额达到74.7%，“绿色船舶中国造”正在被越来越多的国家认可。
实际上，近年来全球市场对绿色船舶的需求持续上升，目前该市场规模已超过4000亿元。
克拉克森统计数据显示，今年全球绿色船舶新船订单量显著增长。1—7月，全球总计1234艘6530万总吨的新船订单中，多达440艘3120万总吨为绿色船舶，占比达47.8%，超过去年全年的40.3%。以订单价值来算，绿色船舶订单金额突破4100亿元人民币，同比上涨58%。
而据国际海事组织的预测，到2030年，全球绿色船舶市场的规模将达到千亿美元以上。
而“新明珠39”轮最大的特点就是绿色化。该船船顶层甲板上铺设了太阳能光伏发电系统，能保障船舶在靠泊时的照明及空调用电。满足每天夜间充电6小时、白天连续运营12小时的要求，交付后将为香港地区绿色环保贡献力量。
轻量化、高强度的碳纤维船体和高效的纯电推进技术相结合，在能源储备相同的情况下具有更长的续航能力，在同等航速下碳排放更低。
“同样都是500客位碳纤维高速客船船型，‘新明珠2’号采用传统动力，‘新明珠6’号进一步实现了混合动力，我们在进出港口驱动时就可以采用更加环保的纯电动模式推进，降低噪音、震动和排放给城市、海岛、码头带来的污染。”黄盛开说。
2024年1月1日起，航运业被纳入欧盟碳排放交易体系。欧盟要求所有进出欧盟港口且超过5000总吨的大型客货船舶监测、报告其二氧化碳排放数据，并为每吨二氧化碳当量支付相应的碳排放费用。
黄盛开认为，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，运营者应用更高效率的碳纤维船，能够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，助力“双碳”目标实现。
“未来几年内，高能效的新型船舶在欧洲地区的占比将继续增加，中威公司也会集中资源开拓国外市场，实现产品出海。目前因为国内法规限制碳纤维在其它船型的应用，国内主要应用在高速船，类似‘新明珠39’的普通客船尚未开放使用碳纤维进行建造，公司暂时无法通过规模化生产降低造船成本，因此目前碳纤维在国内船舶领域的应用还面临着成本较高、应用较少等挑战。”黄盛开表示。
“船舶制造归根到底是个资金密集型，技术密集型、劳动密集型产业。”黄盛开补充，在公司创业的前5年，中威公司实现了技术自主化的蜕变；在市场拓展方面，积极与中国船舶集团广州船舶工业有限公司合作承接订单，熬过了最艰难的时期，获评广东省科技型中小企业，近日获得2024年“国家高新技术企业”称号。
“随着技术创新和市场需求的增长，以及国内各方积极推进国产化进程，这些难点将逐渐得到克服。”黄盛开对碳纤维船舶的发展前景十分乐观，预计今年底将实现资产由负转正，公司发展势头一路向好，但当下仍处于关键节点，亟需资金注入。
黄盛开表示，在高速船领域，除了将现有产品打造成为核心支柱产品外，中威公司未来还将拓展更大尺寸、更高航速、更绿色化的碳纤维船，同时发挥自身在碳纤维材料领域的技术优势，拓展“水翼船”等前沿技术的差异化探索。
“粤港澳大湾区地处亚热带沿海，复合材料船舶应用空间广阔，特别是在沿海、大湾区客船等领域，未来，碳纤维有望得到更广泛的应用，开启绿色航运的新时代。”黄盛开认为，目前中威公司已在引进和发展碳纤维船舶技术方面打通了所有的商业的路径，在技术上实现国产化，也已经丰富了船型发展。下一步随着碳纤维技术更大规模的应用，整体的成本能够下降，必然会为中国造船带来新的发展机遇。
