透明的聚丙烯腈纺丝溶液，穿过有成千上万个微米级小孔的喷丝板，喷出的白丝被数不清的轮子拉扯着向前，穿过蒸汽、蹚过油剂，再穿过烘干机，越扯越细，直到每根丝如羊毛一般。
之后，白丝被运到另一条生产线上，继续被轮子拉扯向前。数百摄氏度的氧化炉，让白丝变得焦黄；上千摄氏度的碳化炉，又让黄丝变得乌黑。千锤百炼后，“人工羊毛”变成了“黑色黄金”，成为航空航天尖端装备中一种不可或缺的材料高性能碳纤维。
很少有人知道，这套位于山西太原的生产线之所以能够化“腐朽”为“神奇”，是因为背后有一支国家战略科技力量。中国科学院山西煤炭化学研究所（以下简称山西煤化所）科研团队的技术支撑，让国产高性能碳纤维走上了一条从无到有、从小到大的路。
碳纤维具有轻质高强的特点，常被用在航空航天飞行器上。飞行器的运动速度高、过载大，对材料强度和变形有严格要求，而商用飞机每减重一公斤，一年就能节约3000美元的燃料，航天飞行器每减重一公斤，就能节约1万美元的燃料。除此之外，它在汽车、发电设备和体育器械等领域也有广泛应用。
当时，山西煤化所在高性能碳纤维研制方面已有30多年的积累，是中国科学院最早研究碳纤维的研究所之一。上世纪六七十年代，所里的老一辈科学家在基本无参考资料的情况下，突破系列关键技术，建成我国第一条聚丙烯腈基碳纤维氧化碳化中试生产线，并生产出“高强Ⅰ型”碳纤维。这种碳纤维的性能虽远低于T300，却解了当时国家的燃眉之急。
此后，科研人员虽然研制出了T300碳纤维样品，但与进口产品相比，性能差距大、生产工艺和装备控制精度不足、产品性能稳定度差、生产规模小。更严峻的是，国家需求的节点摆在那里2008年6月30日前必须确保产出能满足应用需求的宇航级T300碳纤维，而2005年时，大家连“宇航级”包含哪些性能指标都不是十分清楚。
2005年5月16日，吕春祥写出了T300碳纤维工程化研制项目建议书的初稿；7月末，山西煤化所将完善后的建议书上报给国家有关部门，申请承担宇航级T300碳纤维的工程化研制任务。
研究所级别的攻关总体组很快成立，所长孙予罕任组长，吕春祥和时任所长助理李燕生任副组长。所里多个研究部门的优秀科研人员聚集起来，形成了一支20多人的核心团队和百余人参与的攻关队伍，所里又增派副所长韩有清驻工程试验现场协调处理问题。攻关总体组还采用了航天工程“两总制”组织管理方式，由孙予罕负责项目统筹、吕春祥负责技术攻关。
这两个节点，都与原丝工程化试验线碳纤维用的原丝，类似日常生活中常见的腈纶。当时，山西煤化所在原丝工程化试验线上的建设经验，不及在氧化碳化线上的建设经验丰富。适合T300的原丝工程化试验线的建设，成了小店中试试验过程中最难啃的一块“硬骨头”。
在扬州，新的T300原丝和氧化碳化工程试验线规模扩大了好几倍，不少关键技术和装备遇到了新的挑战。
2007年6月，T300碳纤维试验成功后，项目团队很快在扬州启动了氧化碳化线日完成建设任务。
氧化碳化线建设完成后，原丝生产线的建设就成为项目团队要破解的最关键难题，而大容量聚合釜则是让吕春祥等人最挠头的问题之一。聚合是碳纤维制备的第一个化学反应工序，聚合釜是聚合反应用的“锅”。在中试阶段，为了保证聚合釜能稳定产出性质一致的聚丙烯腈纺丝溶液，吕春祥摒弃了传统聚合釜的连续聚合工艺，颠覆性地设计并采用了间歇聚合工艺。
“原丝性能要高，就好比熬一锅粥，不仅不能煳锅，还必须保证每粒米的生熟度一致。连续聚合是连续不断地进料、不断地煮，容易煳锅，如原料不均匀，过滤器也容易堵，每3个月就要清洗一次；间歇聚合则是一锅一锅煮，煮好了放到罐子里，然后纺丝，不仅原料均匀稳定，而且过滤设备可以多年不清洗。”吕春祥说。
实际上，聚合反应釜的研制和反应控制要比锅里煮饭复杂得多，它对材质、形状、耐压、防爆、搅拌、温控等方面的要求都非常苛刻。在工程放大过程中，这种国内前所未有的新工艺聚合釜，遇到了前所未有的挑战。聚合反应的原料丙烯腈是甲级防爆高毒物，在聚合过程中会发生强放热反应，聚合釜容量增加后，防爆能力也必须增强。因此，聚合釜的容量越大，设计难度也越大。
怎样才能让聚合釜既有大容量，又能安全稳定？吕春祥等人没有可借鉴的经验，只能一步步摸索。顶着巨大的压力，他拿着设计方案请高分子化工、高分子物理、流变学、反应动力学、传质传热、自动控制、化工设备等多学科和专业领域的专家反复论证，确保方案科学合理。
他们要赶在最后期限前，让原丝生产线上产出的丝在氧化碳化线上变成性能稳定且达到“宇航级”标准的碳纤维。
按照用户部门的要求，宇航级碳纤维在满足二十多项指标的同时，万米以上长度碳纤维、不同批次碳纤维的力学性能指标离散性都必须控制在5%以内。
一批批白丝运上氧化碳化线，变成黑丝之后再送到检验部门做性能测试。可是，半个月过去了，碳纤维的综合性能稳定性还是不达标。
时针不停地转，每个人的心都像被放进了油锅里。孙予罕和吕春祥带着科研团队，每天驻守在生产线上反复排查，解决可能影响碳纤维性能的工艺问题。有一天大家坐在一起吃饭，不知谁调侃了一句：“如果做不成功，咱就去跳长江。”
2008年6月中旬的一天晚上，长江升起浓雾，扬州城被笼罩于朦胧之中。和往常一样，碳纤维厂房里昼夜不停地出丝。
第二天早晨7点多，最新的碳纤维性能检测报告单出炉。大家发现，碳纤维的性能指标全部合格。几个小时后，他们收到了第二批碳纤维的性能测试报告，同样合格。
第三批、第四批、第五批连续几天，他们一次次重复，最终确认这种“稳定”不是偶然。
2008年6月30日，在国家要求的最后期限，山西煤化所给用户单位送去了第一批产品，产品达到用户单位提出的全部指标要求。这一天，是我国第一条宇航级碳纤维生产线诞生的日子，标志着我国成为继日本、美国之后第三个可以自主生产宇航级碳纤维的国家。
以此为基础，山西煤化所支撑当地有关企业，于2013年底建成比T300力学性能更高的T800高性能碳纤维生产线，使山西省成为国家高性能碳纤维产业的高地之一。
2017年6月，习总在山西考察时强调，新材料产业是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域，我们要奋起直追、迎头赶上。
为了让新材料产业在全国发展壮大，山西煤化所的科研人员走出山西省，在河南等地成功转化了多项高性能碳纤维技术。此外，科研人员还在开展更高性能的新一代碳纤维的技术攻关。
工程技术的突破带动了高性能碳纤维产业发展。在国产宇航级T300碳纤维取得突破后，以国有企业为代表的一批企业纷纷进入高性能碳纤维行业。在全行业共同努力下，我国高性能碳纤维技术逐步突破，行业逐渐壮大，与此同时，高性能碳纤维需求量快速增长，国产化占比逐年提升。如今，我国国产宇航级碳纤维已基本能够满足国家和市场需求，一些其他型号级别的进口产品也随之降价，例如民用T700S碳纤维的进口价格只有原先的三分之一。
“国内几乎所有与碳纤维相关的企业里，都能找到山西煤化所的身影，有些用的是山西煤化所研发的技术，有些用的是从山西煤化所走出来的人才。”蔡榕说。
作为历史的亲历者，蔡榕时常会回想起2008年6月30日那天。当时，他在扬州工程现场看到，就在大家准备庆祝一番时，一位同事把自己锁进一间空会议室，大哭了一场，3年的压力终于宣泄出来。
在很多亲历者眼中，第一条宇航级碳纤维生产线的研制历程，是有组织科研和建制化研究的“典范”。它的成功得益于国家、中国科学院及其院属研究机构从上到下的统一组织，也得益于国立科研机构与政府机关、用户单位、企业的优势互补、通力合作。
从2005年立下“军令状”到2008年满足国家需求，宇航级T300碳纤维生产线年里，无数批白色的原丝变成黑色的碳纤维，攻关团队科研人员的头上，很多发丝从黑丝熬成了白丝。
多年后的今天，他们的记忆还是会回到2008年6月中旬那个有雾的早晨。上午10点，碳纤维性能稳定，大家发现，厂房外笼罩了一夜的浓雾散了，阳光明亮而热烈。
