碳纤维介绍
碳纤维及复合材料的战略意义
碳纤维及复合材料的战略意义引言碳纤维及复合材料在现代工业领域中扮演着重要的角色，其独特的性能和广泛的应用领域使其具备了战略意义。
本文将介绍碳纤维及复合材料的定义、特点以及其在不同领域中的战略应用。
碳纤维的定义和特点碳纤维是由碳元素纤维构成的一种材料，具有高强度、高模量和低密度的特点。
其具体特点如下：-高强度：碳纤维的强度比钢高几倍，是传统金属材料的几倍甚至上百倍，具备良好的抗拉强度和抗压强度。
-高模量：碳纤维的模量比钢高2-7倍，质量轻、刚度高，能够有效抵抗变形。
-低密度：碳纤维的密度只有钢的1/4，是铝和玻璃纤维的1/2，非常轻便，有利于减少结构负荷和提高整体性能。
碳纤维及复合材料在航空航天领域中的应用航空航天领域是碳纤维及复合材料的重要应用领域之一，其战略意义表现在以下几个方面：1.提高飞机性能使用碳纤维及复合材料可以显著降低飞机的自重，提高载荷能力和航程，减少燃油消耗，从而降低运营成本和环境污染。
2.增强飞机结构安全性碳纤维具有优异的抗冲击性和耐久性，能够有效吸收和分散冲击能量，在飞机遭受外界撞击时起到保护作用，提高了飞行安全性。
3.提升航天器性能碳纤维及复合材料具有良好的耐高温性能，超高速飞行时能够承受热辐射和气动热载荷，有利于航天器在极端环境下的稳定运行。
碳纤维及复合材料在汽车制造领域中的应用汽车制造业是碳纤维及复合材料另一个重要的应用领域，其战略意义如下：1.减轻汽车车身重量使用碳纤维及复合材料可以显著减轻汽车车身的重量，提高燃油经济性和续航里程，降低排放，符合节能减排的要求。
2.提高汽车安全性能碳纤维具有良好的吸能能力和抗冲击性，能够有效防止车身变形，在碰撞事故中起到保护作用，减少乘员伤亡风险。
3.优化车辆外观设计碳纤维及复合材料的加工性好，能够实现自由造型，满足汽车外观设计的多样化需求，提升产品竞争力。
碳纤维及复合材料在体育器材领域中的应用碳纤维及复合材料在体育器材领域中的战略意义主要体现在以下几点：1.提升运动员竞技水平碳纤维及复合材料制成的轻量化器材，如高尔夫球杆、网球拍等，具有良好的挥动性能和手感，能够提高运动员的击球力和控制力，提升竞技水平。
碳纤维介绍
高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度
纤维的苯环结构，使它的分子链难于旋转。 高聚物分子不能折叠，又呈伸展状态．形成棒 状结构，从而使纤维具有很高的模量。
聚合物的线性结构使分子间排列得十分 紧密，在单位体积内可容纳很多聚合物分子。 这种高的密实性使纤维具有较高的强度。
苯环结构由于环内电子的共轭作用，使 纤维具有化学稳定性，不发生高温分解。又 由于苯环结构的刚性，使高聚物具有晶体的 本质，使纤维具有高温尺寸的稳定性。
10.2.2 芳纶纤维的基本性能
A 、芳纶纤维的力学性能；
Ｂ、芳纶纤维的热稳定性；
Ｃ、芳纶纤维的化学性能。
A 、芳纶纤维的力学性能
芳纶纤维的特点是拉伸强度高，初始模量很高，而
延伸率较低。 单丝强度可达3773 MPa；254mm长的纤 维束的拉伸强度为2744 MPa，大约为铝的5倍。
芳纶纤维的拉伸强度约为E玻璃纤维的1.5倍，与碳纤 维相当或略高。拉伸模量仅次于碳纤维和硼纤维。 芳纶纤维的冲击性能好，大约为石墨纤维的6倍， 为硼纤维的3倍，为玻璃纤维0.8倍。
8 碳纤维
1. 碳纤维概念 2. 碳纤维的制作方法 3. 以聚丙烯腈 (PAN) 为原料制造的碳纤维 4. 碳纤维的表面处理
由有机纤维或低分子烃气体原料在惰 性气氛中经高温(1500º C)碳化而成的纤维 状碳化合物，其碳含量在90%以上。
制造的方法：
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维，不能用 于制造长纤维。
1. 表面清洁法 2. 气相氧化法 3. 液相氧化法 4. 表面涂层法
液相氧化法与气相氧化法比较： 液相氧化的效果比气相氧化法好，条件适当时，复合材 料的剪切强度可增加1倍以上，而纤维的强度仅略有下降。
碳纤维材料
碳纤维外壳的Thinkpad
碳纤维三脚架
碳纤维自行车
碳纤维应用实例
集热管
碳纤维医疗填平床板
太阳能热水器
碳纤维应用实例
碳纤维在工业中的应用
传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作 为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。 碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工 韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽 车板簧和驱动轴等。
第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度 为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分 为高强型（强度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模 量300G帕以上）。强度大于4000兆帕的又称为超高强型； 模量大于450G帕的称为超高模型。
碳纤维原丝企业
就全球碳纤维产能来看，前 5大碳纤维生产企业市场 占有率达到 60%以上，其中 Toray 产能占比 18%
二、热膨胀系数小
绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于 1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数 自然比较稳定，可作为标准衡器具。
三、导热性好
通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳纤维的导 热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、 传热均匀的导热壳体材料。
碳纤维材料的特点
碳纤维材料的特点
碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、高模量和低热膨胀系数等特点。
它被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、建筑和其他领域。
碳纤维材料的特点主要包括以下几个方面：
首先，碳纤维材料具有优异的机械性能。
它的拉伸强度比钢还要高，同时具有较高的弹性模量，使得碳纤维制品在承受外力时不易变形。
这使得碳纤维材料在航空航天领域中得到广泛应用，例如制造飞机的机身和机翼等部件。
其次，碳纤维材料具有优异的耐腐蚀性能。
由于碳纤维主要由碳元素组成，因此具有较高的化学稳定性，不易受到酸、碱等化学物质的侵蚀。
这使得碳纤维制品在海洋工程和化工设备等领域中得到广泛应用。
此外，碳纤维材料具有较低的密度和良好的导热性能。
由于碳纤维的密度只有钢的四分之一左右，因此制造的产品具有较轻的重量，有利于提高机械设备的运行效率。
同时，碳纤维材料具有良好的导热性能，能够有效地散热，提高了产品的使用寿命。
最后，碳纤维材料具有良好的电磁性能。
由于碳纤维具有较好的导电性能，因此在电子设备和通讯领域中得到广泛应用。
同时，碳纤维还具有较好的屏蔽性能，能够有效地隔离外界的电磁干扰。
综上所述，碳纤维材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、低密度和良好的导热、电磁性能等特点，使得它在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，相信碳纤维材料将会在更多领域展现出其独特的优势。
泰光-碳纤维介绍-中文
Advanced Composite Material Manufacture Team
■ Fatigue strengh 疲劳强度
(Comparison in retention of initial strengh
■ Specific tensile strengh/
比抗拉强度 碳丝/环氧树脂 比初期强度相比
Elongation (%)
1.8 1.5 2.1 1.8 2.0 2.0 1.5 1.7
Density (g/㎤)
1.78 1.76 1.80 1.76 1.80
TEX (g/1000m)
800 800 800 800 800 1,000 790 790
kgf/㎟
430 360 500 430 500 500 360 430
异方性石墨纤维
同方性石墨纤维
Product
石墨纤维
(表面处理, Sizing)
Advanced Composite Material Manufacture Team
▣ 碳纤维制造工序
Precursor
PolymeAN rization Co-mo 丙烯晴共聚用单体 聚合 Dope 聚合物 Spinning Machine 纺丝 Cold Stretching 冷伸长 Washing 洗涤 Oiling 上油 Hot Stretching 热伸长 Oiling 上油 Drying 干燥 原丝 蒸汽伸长 Steam Stretching
volume resistivity
体积电阻率
屏蔽电磁波性能
体积电阻率 热导系数
热膨胀系数
Advanced Composite Material Manufacture Team
碳纤维种类
碳纤维种类碳纤维是一种具有轻质、高强度和高刚性的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。
下面将介绍几种常见的碳纤维种类及其特点。
一、碳纤维布碳纤维布是由碳纤维纱线经过编织而成的材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点。
由于其纤维之间交织紧密，使得布料的表面非常光滑，延展性强，易于成型。
碳纤维布广泛应用于航空航天领域，用于制作飞机机身、翼面以及导弹外壳等。
二、碳纤维板碳纤维板是由碳纤维布通过树脂浸渍、压制而成的材料。
它具有重量轻、强度高、刚性好的特点，被广泛应用于汽车、运动器材等领域。
在汽车领域，碳纤维板可以用于制作车身结构件，如车顶、车门等，能够减轻车身重量，提高燃油经济性和行驶稳定性。
三、碳纤维管碳纤维管是由碳纤维纱线经过纺织、热处理而成的管状材料。
它具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、体育器材等领域。
在航空航天领域，碳纤维管可以用于制作飞机和导弹的结构件，如机翼、垂直尾翼等。
在体育器材领域，碳纤维管可以用于制作高尔夫球杆、钓鱼竿等，具有轻盈、耐用的特点。
四、碳纤维纱线碳纤维纱线是由碳纤维丝经过纺纱而成的线状材料。
它具有高强度、低密度、高模量等特点，被广泛应用于航空航天、建筑、电子等领域。
在航空航天领域，碳纤维纱线可以用于制作航天器的热保护层、导航设备等。
在建筑领域，碳纤维纱线可以用于加固混凝土结构，提高建筑物的抗震性能。
五、碳纤维复合材料碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂等材料组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
在航空航天领域，碳纤维复合材料可以用于制作飞机和导弹的结构件，如机身、机翼等。
在汽车领域，碳纤维复合材料可以用于制作车身结构件，如车顶、车门等，提高汽车的安全性和燃油经济性。
碳纤维种类繁多，各具特点，在不同领域有着广泛的应用。
随着科技的进步和碳纤维制造技术的不断改进，相信碳纤维将在更多领域发挥重要作用，为人类带来更多的便利和发展。
碳纤维材料介绍
碳纤维材料介绍
碳纤维（CarbonFiber），又称碳素纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料，是一种由碳元素组成的具有石墨结构的碳原子组成的有机纤维。
它具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等优点，可作高强度结构材料，已广泛用于航空航天、体育用品、汽车工业等领域。
1.碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料。
根据碳纤维成分的不同，其力学性能也有很大差异。
石墨结构的碳纤维强度可达300Mpa以上，弹性模量在2000GPa左右。
2.碳纤维密度为1.8g/cm3,仅为钢的1/4;强度却是钢的3倍以上。
是目前世界上强度最高的纤维，因此在航空航天工业上具有广泛应用前景。
碳纤维已在军事、汽车、体育用品等领域获得广泛应用。
3.碳纤维具有高比强度和比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等特点，并可制成各种形状复杂的复合材料制品，如航空航天中用于制造结构件的高强高模复合材料；体育用品中用于制造运动鞋和运动器械；汽车工业中用于制造车身、底盘等。
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碳纤维
碳纤维1.碳纤维的概念碳纤维，英文为Carbon Fiber，简称CF。
碳纤维是指由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。
2．碳纤维的结构碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间。
目前公认的碳纤维结构是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成。
微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺相关。
3.碳纤维的性质碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,是一种的力学性能优异的新材料。
碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。
密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。
一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。
再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。
碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。
碳纤维的比热容一般为7.12。
热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。
碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。
这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。
同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢；因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。
碳纤维的应用领域及前景
碳纤维的应用领域及前景碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料，具有轻质高强的特性，因此在各种领域都有广泛的应用。
以下是关于碳纤维的应用领域及前景的详细介绍。
1. 航空航天领域：碳纤维具有轻质高强、刚度大、抗疲劳性能好等特点，因此在航空航天领域有广泛应用。
其中最典型的例子就是碳纤维增强塑料（CFRP）在飞机机身、机翼等部位的使用。
由于碳纤维的重量约为钢的四分之一，使用碳纤维可以减轻飞机的自重，提高燃油效率。
此外，碳纤维还可以用于制造飞机的起落架、飞行控制系统等部件，提高整个飞机的性能和安全性。
2. 汽车工业：随着环保意识的提高和汽车工业的发展，碳纤维在汽车制造领域也有着广阔的应用前景。
由于碳纤维具有重量轻、强度高等特点，可以降低汽车的整体重量，提高燃油效率。
目前，许多高档豪华汽车和电动汽车已经开始采用碳纤维材料制作车身和零部件，如保险杠、车身框架等，以提高车辆性能和安全性。
预计随着碳纤维材料的成本降低和工艺的改进，碳纤维在汽车工业中的应用会越来越广泛。
3. 船舶工业：由于碳纤维具有轻质高强、耐腐蚀等特点，在船舶工业中也有着重要的应用。
尤其是在制造高速船舶和航行性能要求高的船舶时，碳纤维的应用可以大大减轻船体重量，提高航行速度和燃油效率。
此外，碳纤维还可以用于船体结构的加强，提高整体的强度和刚度。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进，碳纤维在船舶工业中的应用前景将会十分广阔。
4. 体育器材：碳纤维在体育器材中也有着广泛的应用。
例如，碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材，因为它具有轻质高强的特点，能够提高运动器材的性能和使用寿命。
同时，碳纤维还可以用于制造赛艇、滑雪板等水上、雪上运动器材，因为其耐腐蚀的特性可以在恶劣环境中使用。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进，碳纤维在体育器材领域的应用会越来越广泛。
5. 建筑工程：碳纤维在建筑工程中也有着重要的应用。
例如，碳纤维可以用于制造建筑物的梁、柱等结构部件，因为其轻质高强的特点可以减轻建筑物的重量，提高结构的安全性和抗震性能。
详细介绍碳纤维
详细介绍碳纤维碳纤维是一种由碳纤维束制成的高强度纤维材料，其具有轻盈、耐腐蚀、高强度的特点。
以下将从材料特性、制造工艺、应用场景等几个方面详细介绍碳纤维。
材料特性碳纤维由纤维束组成，其纤维单元为纳米级晶格，这使得碳纤维拥有很高的强度和刚性。
其强度比钢铁高5倍以上，而重量却只有的1/5，这使得碳纤维成为了高性能材料的代表之一。
此外，碳纤维还具有良好的耐腐蚀性和良好的绝缘性，这使得其在特殊环境下的应用更加广泛。
制造工艺碳纤维的制造工艺主要分为两种：气相沉积和浸渍固化。
气相沉积是将碳源沉积在基底上，在高温下通过碳源分解产生的碳物质沉积在基底上，形成碳纤维。
气相沉积法生产的碳纤维强度高且稳定性好，被广泛应用于航空、汽车等领域。
浸渍固化是将基底浸入含有纤维、树脂的液体中，使其充满纤维，然后将其固化得到碳纤维。
浸渍固化法生产的碳纤维可成型性好，适用于复杂形状的制造。
应用场景碳纤维在现代工业中已广泛应用于航空、汽车、化学、建筑、船舶等领域。
在航空领域中，碳纤维作为轻量化材料在飞机制造中得到广泛应用。
近年来，碳纤维在民用航空领域的应用愈发广泛，例如飞机结构中的桁架、舱门等部件。
碳纤维也常被用作卫星等太空设备的结构材料，以降低重量、提高工作效率。
在航空领域，碳纤维的强度和耐久性经受住了无数的考验。
在汽车领域中，碳纤维被广泛应用于赛车、豪华车等高档车型中。
其轻便的特点使得车辆不仅燃油经济性更高，而且操控性更强，使得车体更为灵活。
在化学领域中，碳纤维被广泛应用于制造储存罐、传输管道等部件。
其良好的耐腐蚀性使得其在化学反应时不会受到侵蚀并且保持材料性质的稳定性。
在建筑领域中，碳纤维被广泛应用于地震缓冲、烟气处理等领域。
在船舶领域中，碳纤维制造的船只可以更轻巧、更灵活的行驶在水面上。
此外，碳纤维还可以制成机艇、潜水器械等。
综上所述，碳纤维以其高强度、轻量化、耐腐蚀性和良好的绝缘性而在现代工业中得到了广泛的应用，其材料特性和制造工艺的进步将继续推动其更广泛的应用。
碳纤维的名词解释
碳纤维的名词解释碳纤维是一种由碳元素构成的强度高、重量轻的材料。
它由柔软的碳纤维束制成，并通过一系列的处理方法形成强大的复合材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
碳纤维的名词解释是对其性质、制造和应用的详细解读，本文将对碳纤维进行深入介绍。
一、碳纤维的组成和性质碳纤维的主要组成元素是碳，其化学式为C。
它的特点是纤维结构呈现出类似棒状的形态，纤维之间呈现出平行排列的状态。
这种结构使得碳纤维具有优异的力学性能，如高强度、高模量和低热膨胀系数等。
碳纤维的制备过程通常包括原材料选择、纺丝和高温处理等环节。
原材料一般是从含有丰富有机碳元素的石油针状炭或聚丙烯等化石燃料中提取。
而在纺丝过程中，炭纤维束被拉伸并用树脂涂覆，以形成筒状的预制品。
高温处理是碳纤维制备的最后一个步骤，通过将预制品暴露在高温下，使其石墨化并获得所需的力学性能。
碳纤维拥有许多优越的性能。
首先，碳纤维具有极高的强度-密度比，使其成为使用强度和轻量化作为设计目标的各个领域的首选材料。
此外，碳纤维还具有出色的耐腐蚀性能，不易受到化学物质侵蚀，保证了其长期使用的质量和稳定性。
此外，碳纤维具有热导性能低和绝缘性能好的特点，使得其在高温环境下有很好的应用潜力。
二、碳纤维的应用领域由于碳纤维的出色性能，它在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，碳纤维制造的部件和结构可以显著减轻飞机和火箭的重量，提高燃料效率和飞行性能。
同时，碳纤维还能够增加飞机的耐用性和安全性，减少维护工作和风险。
在汽车制造领域，碳纤维的轻量化特性被广泛应用于汽车结构、车身、底盘和内饰等部分。
通过使用碳纤维材料，汽车的燃料效率得以提高，行驶距离得到延长，同时减少了废气排放。
此外，碳纤维的高强度和优异的抗冲击性能也提高了汽车的安全性能。
在体育器材制造领域，碳纤维被广泛应用于高端运动器材的制造，如高尔夫球杆、网球拍和自行车等。
碳纤维的轻量化和高强度使得运动器材更加灵活，提高运动员的表现和竞争力。
碳纤维的特性介绍
碳纤维的特性介绍随着工业的不断进步，人们正在寻找很多新材料。
碳纤维是一种物质，是由和钻石同等材质的碳制成的，其特性意味着它可以在很多的领域发挥作用。
生产成本的降低，加工技术趋向多元化，使得应用需求在逐渐增长。
它广泛地应用于能源、建筑材料、医疗设备、压力容器等，例如飞机元件、高尔大球棒和钓鱼杆。
目前，全世界碳纤维主要有两种。
一个是由石油、煤利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维的沥青基的碳纤维；另一个是以聚丙烯腈为原料的PAN基碳纤维。
PAN基的碳纤维在强度上比优丁沥青基的碳纤维有明显的优势。
PAN基碳纤维包括粗纤维，被称为人丝束类型碳纤维，还有常规类型的细碳纤维，粗纤维的生产成本比较低。
当生产PAN基碳纤维的时候，其母体聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。
然后，将母体放入氧化炉中进行氧化，最后碳化成碳纤维。
检测发现，与其它纤维比较，碳纤维的比强度是铁的十倍，比重是铁的四分之一，它们比钢还要硬比铝还要轻。
高度的X射线穿透性、较高的抗化学，抗热和抗低温能力也是碳纤维的优点。
另外它在化学组成上非常稳定，并且具有高抗腐蚀性。
北京清析技术研究院在华北、华南、华中、华东、西北等地区，建立12大分院及配套实验室，秉承母校校训，以严谨、求实的工作态度，为数千家企业客户提供产品研发、成分分析、材料检测、工业诊断、模拟测试、大型仪器测试、可靠性验证等专业技术服务，还为全国范围内的公安局、法院、检察院、律师事务所、司法鉴定中心、医院、高等院校、中国科学院提供专业技术服务。
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碳纤维
碳纤维第一节碳纤维的分类及其特性 (2)1.1 碳纤维分类 (2)1.2 碳纤维性能 (2)第二节世界生产厂商 (3)2.1 国外厂商 (3)2.2 国内厂商 (4)第三节发展历史 (4)第四节世界产量 (5)第五节碳纤维制品形式 (5)5.1碳纤维毡的简介 (6)5.2碳纤维电热管介绍 (6)第六节碳纤维制备 (6)第七节碳纤维的用途 (6)7.1 体育用品 (6)7.2 航空、航天领域 (7)7.3一般产业用途 (7)碳纤维碳纤维是用含碳的有机纤维，在惰性气体中，经预氧化和高温碳化等多道工序，形成具有石墨状的结构，正是这一特殊结构使碳纤维获得了特殊的高性能。
由于碳纤维中的碳以共价碳的形式存在，沿晶格轴向分布，故而其强度高，弹性模量也高。
其强度比钢大4 倍，比铅大7 倍，比铝大12 倍。
抗变形能力比钢大2倍多，比玻璃纤维大5～6 倍。
碳纤维对温度的适应范围相当宽，它既能耐高温，又能耐低温。
在600℃高温时，其性能不变，而尼龙和玻璃纤维等非金属材料，随温度升高而强度下降；当-180℃时，由于低温冷脆,钢铁脆性很大，而碳纤维布仍有较好的柔韧。
碳纤维耐化学腐蚀性好，它不象金属那样容易生锈，在50 %的盐酸溶液中浸泡200 天，其直径和强度都不会变化。
碳纤维的高温导热性极低，是耐火粘土的1/ 10 。
第一节碳纤维的分类及其特性1.1 碳纤维分类碳纤维根据其原料可分为：聚丙烯腈（%&'）基碳纤维、石油沥青级碳纤维和人造丝碳纤维三类，由原料纤维高温烧成，成分基本都是碳元素。
这种以碳元素为主的碳纤维其主要性能如下表：碳纤维按照用途可分为两类：1、24K以下的为宇航级小丝束碳纤维（1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝）2、48K以上为工业级大丝束碳纤维。
目前军工级碳纤维（3-6K）的售价为200万元/吨，民用碳纤维（12K）的售价为55万元/吨，而碳纤维的生产成本为18万元/吨，如以民用碳纤维为例，其毛利为37万元/吨，即便加上3万吨的营业费用和33%的所得税率，民用碳纤维的净利润也用25万元/吨，如果考虑军品销价和33%的所得税减免，则其吨净利将达到170万元/吨。
碳纤维材料
碳纤维介绍
碳纤维首先是一种物质，是由和钻石同等材质在1000℃以上高温碳制成的。
碳纤维是一种新型非金属材料，它和它的复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。
碳纤维的另一重要特性就是比重小。
比重一般在1.6左右，是铝的二分之一，钢的五分之一。
尽管碳纤维质量轻，但它强度高，有很高的“比强度”（比强度＝材料的强度极限/材料的单位重），它的比强度是钢的5倍，刚性非常好。
碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。
碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。
鉴于以上碳纤维的诸多优异特性，碳纤维应用的范围越来越广。
从50年代主要应用在火箭、宇航及航空等尖端科学，到80年代被广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。
同时，随着高性能及超高性能的碳纤维的相继出现，它应用的范围越来越广，如A380、波音777、美国新型主战坦克，碳纤维比重占到15%以上。
同时，随着碳纤维加
工技术的普及，它的应用范围自80年代起逐渐涉及到民用方面。
到目前为止，我国各种应用占碳纤维率需求比例分别为体育30%，航空10%，工业60%。
体育用碳纤维主要应用于高尔夫棒、网球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品，如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。
另外，它在建筑的抗震加固方面也有广泛的应用。
什么是碳纤维？碳纤维材料有哪些施工优势呢？
什么是碳纤维？碳纤维材料有哪些施工优势呢？目前应用于建筑加固行业的加固材料种类繁多，在众多优质的加固材料中，碳纤维材料因为具有多种优势，所以现在各种碳纤维材料（碳纤维布、碳纤维板）在加固行业的使用频率也越来越高。
什么是碳纤维材料呢？通俗而言，碳纤维材料是一种用于加固修补混凝土结构建筑物的材料。
碳纤维加固法起源于发达国家，对于我国而言，该项技术的起步相对较晚一些。
下面的时间，加固博士小编就来详细的为大家介绍下具体什么是碳纤维材料，以及碳纤维材料具有哪些施工优质？为什么在我国起步时间并不长的碳纤维法能够成为在加固行业中首选的加固方法？一、什么是碳纤维？碳纤维材料分为两种，分别为碳纤维板和碳纤维布，这两种碳纤维材料都适用于多种建筑加固环境中，由于各种碳纤维材料的适用性以及使用优势多少还是存在一些差异，所以在决定使用碳纤维法加固建筑物时，具体使用哪一种碳纤维材料还是要根据建筑物存在的具体问题进行选择并确定的。
什么是碳纤维材料？这是一种新型的加固材料，具有环保性、经济性、施工便利性、可控性强等多种特点。
二、碳纤维材料有哪些施工优势呢？为什么当下碳纤维材料会成为加固市场中的“宠儿”呢？这和碳纤维材料所具有的多种施工优势有直接的关系。
碳纤维材料具体具有哪些施工优势呢？1、施工时的材料成本支出相对较少在加固存在质量问题的建筑物时，使用的加固材料有所不同的话，将会直接影响到最后的加固效果，另外，也会影响到施工结束后的成本支出，为了确保加固施工时所花费的费用更少，现在大多数的施工单位都会选择碳纤维法一类较为经济性的加固方法。
2、施工便利性较高和其他的加固材料相比，使用碳纤维材料加固建筑物，操作较为简单，而且施工师傅们也都对该种加固方法的施工精髓了若指掌，施工时的便利性较高，也能快速完工。
3、施工安全性较高现在在加固建筑物时，由于经常需要高空作业，而且有些加固方法在施工时所存在的安全隐患也是相对较高的，使用碳纤维法加固建筑物相对而言更为安全，能够降低施工环节安全事故发生的几率。
介绍碳纤维
介绍碳纤维《碳纤维：革命性的材料》碳纤维是一种由碳元素构成的材料，具有轻质、高强度和耐热性能，被广泛用于航空航天、汽车工业和体育器材等领域。
它的出现让人们对传统材料有了全新的认识。
碳纤维的制备过程首先需要从有机纤维中提取纯净的碳元素，然后通过高温处理和氧化脱碳等工艺，将其转变为纤维状结构。
碳纤维的直径通常只有人类头发的十分之一，但却比钢铁更坚固。
碳纤维的优势在于它的轻量化特性。
相比传统的金属材料，如铝和钢铁，碳纤维的密度非常低，因此相同体积的碳纤维制成的零件可以比金属材料更轻。
这一特点对于航空航天工业来说尤为重要，因为它可以大大降低航空器的燃油消耗，使其更加高效。
此外，碳纤维具有出色的强度特性。
尽管它的质量较轻，但它的强度却非常高。
因此，碳纤维可以承受更大的压力和拉力，使得它在航空航天和汽车工业中得到广泛应用。
通过使用碳纤维，飞机可以提高升力和稳定性，汽车可以提高安全性和节能性。
碳纤维还具有优异的耐热性能。
它可以在高温下保持稳定，不容易熔化或变形。
这一特性使得碳纤维在航空航天领域中广泛应用于发动机和燃烧室等高温部件的制造。
此外，碳纤维还具有耐腐蚀、抗磨损等特性，使它在其他领域也有着广泛的应用前景。
然而，碳纤维也存在一些缺点。
首先，它的制造成本相对较高。
制备碳纤维所需的设备和工艺非常昂贵，导致碳纤维制品的价格较高。
此外，碳纤维在制备过程中需要消耗大量的能源，对环境造成一定压力。
尽管如此，随着技术的不断进步，碳纤维的制造成本逐渐下降，应用领域也在不断扩大。
未来，碳纤维有望成为替代传统材料的首选，革命性地改变各行业的发展方向。
总而言之，《碳纤维：革命性的材料》揭示了碳纤维作为一种轻量化、高强度和耐热性材料的优越性能，以及它在航空航天、汽车工业和其他领域的广泛应用前景。
这标志着人类对材料科学的一次革命，将推动各行业的技术进步与发展。
碳纤维及其复合材料讲解
碳纤维及其复合材料讲解引言碳纤维是近年来广泛应用于各个领域的一种先进材料，它具有低密度、高强度、高模量、耐热性等优异的性能，在航空航天、汽车、体育器材等领域有着重要的应用。
本文将对碳纤维及其复合材料进行深入讲解，介绍其结构、特性以及应用领域。
碳纤维的结构和制备方法碳纤维是由碳元素组成的纤维状材料，其结构由纯净的碳元素构成，具有高度有序的晶体结构。
碳纤维的制备方法主要包括聚丙烯纤维炭化法、聚丙烯纤维长丝法和聚丙烯纤维溶胶纺丝法等。
其中，聚丙烯纤维炭化法是最常用的方法，它通过将聚丙烯纤维经过预处理后进行高温炭化，得到纯净的碳纤维。
碳纤维复合材料的制备及特性碳纤维复合材料是将碳纤维与树脂基体进行复合制备而成的一种材料。
它具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等多种特性。
碳纤维复合材料的制备工艺主要包括预浸法、自动定型法和预浸层叠法等。
其中，预浸法是最常用的方法，它通过将碳纤维预先浸渍于树脂中，然后进行固化和压制，最终得到具有预定形状和性能的复合材料。
碳纤维复合材料具有优异的力学性能，其强度和刚度远远超过许多传统材料。
它还具有良好的耐热性和耐腐蚀性能，在高温和恶劣环境下能够保持较好的性能。
此外，碳纤维复合材料还具有良好的阻尼性能，能够吸收和分散冲击能量，提高结构的抗震能力。
碳纤维及其复合材料的应用领域碳纤维及其复合材料在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机、卫星等结构中，以减轻重量并提高飞行性能。
在汽车领域，碳纤维复合材料能够替代传统金属材料，减少车身重量，提高燃油经济性。
在体育器材领域，碳纤维复合材料制成的高尔夫球杆、网球拍等器材具有轻盈、刚性等优势，提高了运动员的表现。
此外，碳纤维复合材料还广泛应用于建筑、能源、电子等领域。
在建筑领域，碳纤维复合材料能够替代传统的钢筋混凝土，提高结构的抗震性能。
在能源领域，碳纤维复合材料被用于制造风力发电叶片、太阳能电池等设备，提高能源转换效率。
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碳纤维的介绍
碳纤维是一种纤维状碳材料。
它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。
用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。
1999年发生在南联盟科索沃的战争中，北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应，其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云，这些导电性纤维使供电系统短路。
目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成
碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。
由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。
碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。
上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。
其产生的步骤为A预氧化：在空气中加热，维持在200-300度数十至数百分钟。
预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构，以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。
B碳化：在惰性气氛中加热至1200-1600度，维持数分至数十分钟，就可生成产品碳纤维；所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气，但一般多用高纯氮气。
C石墨化：再在惰性气氛（一般为高纯氩气）加热至2000-3000度，维持数秒至数十秒钟；这样生成的碳纤维也称石墨纤维。
碳纤维有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数），一般仅约为19克；拉力高达300KG/MM2；还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。
目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。
目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。
这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越，用途非常广泛，如制造火箭、宇宙飞船等重要材料；制造喷气式发动机；制造耐腐蚀化工设备等。
碳纤维（carbon fibre ）
含碳量高于90％的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99％的称石墨纤维。
碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。
但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
因此，碳纤维在使用前须进行表面处理
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。
通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。
高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。
强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。
随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。
用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。
碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
1、碳纤维介绍
碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维及沥青基碳纤维。
碳纤维产品包括PAN基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。
2、环氧树脂
不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用，例如底涂树脂；以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用，例如环氧粘结树脂等。
（1）环氧树脂简介
仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。
因此，环氧树脂的性能是重要的关键之一。
环氧树脂因类型不同而有不同的性能，适应于各个部位的不同要求。
例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度；粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片，有很强的粘结力。
依使用温度的不同，树脂还分为夏用及冬用类树脂。
2、碳纤维材料与其他加固材料对比
（1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。
（2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。
（3）疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。
金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。
由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
（4）重量：约为钢材的五分之一。
（5）与碳纤维板的比较：碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面，而板材更适用于规则构件表面。
此外，由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如片材。