摘要：高强高模型碳纤维兼具高强与高模，具有优异的力学性能，是高端航天材料，制备需超高温石墨化，核心技术在于微观结构控制。

定义

高强高模型碳纤维是聚丙烯腈（PAN）基碳纤维中，同时具备高拉伸强度与高弹性模量的高端产品类别。

我国国家标准GB/T 26752-2020《聚丙烯腈基碳纤维》中，将PAN基碳纤维按力学性能分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类，高强高模型碳纤维的拉伸强度范围为3500~＜7500MPa，拉伸弹性模量范围为350~＜700GPa。

产品特点

传统高强型碳纤维存在强度高、模量偏低的特点，高模型碳纤维则存在模量高、强度受限的性能短板，两类产品均存在性能取舍约束；高强高模型碳纤维兼具优异的抗拉承载能力与结构抗形变刚性，综合力学性能优异。

该类纤维密度为1.78~1.95g/cm3，单丝直径仅6~7μm，具备热膨胀系数极低、尺寸稳定性极佳的特性，在太空极端温差、高能辐照等严苛工况下形变量极小，是高端航天器精密结构件的核心战略材料。

制备技术

在制备工艺上，高强高模型碳纤维在完成预氧化、低温与高温碳化工序后，还需经过2200~3000℃超高温石墨化处理，通过深度调控使石墨微晶大幅长大并沿纤维轴向高度择优取向，实现弹性模量的显著提升；同时依托高品质原丝结构精准调控、全程梯度牵伸工艺优化，最大程度保留纤维拉伸强度，实现高强度与高模量双向兼顾。

根据新思界产业研究中心发布的《2026-2030年全球及中国高强高模型碳纤维行业研究及十五五规划分析报告》显示，该产品的核心技术壁垒在于超高温石墨化过程的微观结构精准控制，需要同时解决碳纤维制备领域长期存在的高强与高模难以协同兼容的技术难题。

研究成果

山西钢科碳材料有限公司围绕原丝结构调控、氧化及高低温碳化等工序展开优化，研制出M40X级高强高模高韧碳纤维（TG40MX-6K），拉伸强度6.0GPa、弹性模量370GPa、断裂伸长率稳定大于1.5%。

2026年1月，中国科学院宁波材料技术与工程研究所获得“一种高强度超高模量的聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法”专利授权，通过对高温碳化的多温区处理，制备得到拉伸强度≥4000MPa且拉伸模量≥640GPa的碳纤维。

2026年6月，中国石油化工股份有限公司、中石化（上海）石油化工研究院有限公司获得“一种高强高模碳纤维及其制备方法”专利授权，通过控制聚丙烯腈基原丝在预氧化过程中的静电值制备模碳纤维。