碳纤维简介
碳纤维介绍
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。
碳纤维是什么材料
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素纤维化制成的高强度材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐高温等优良特性。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域，成为现代工业中不可或缺的材料之一。
首先，碳纤维是由有机聚合物纤维经过高温碳化而成的。
其主要原料为聚丙烯、聚丙烯腈等有机合成纤维，经过特殊工艺处理后，形成具有高度结晶度和完整结构的碳纤维。
这种材料具有非常高的比表面积和优异的机械性能，可以承受较大的拉伸和压缩力，同时重量却非常轻，是传统金属材料的数倍甚至数十倍。
其次，碳纤维的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、导弹、卫星等航空器的结构材料中，因为其轻质高强的特性可以大幅减轻飞行器的自重，提高燃料利用率和飞行性能。
在汽车制造领域，碳纤维被用于制造汽车车身、底盘等部件，可以减轻汽车自重，提高燃油经济性和行驶稳定性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等，因为其高强度和轻质可以提高运动器材的性能。
在建筑材料领域，碳纤维被用于加固混凝土结构、制造建筑外墙板等，可以提高建筑材料的耐久性和安全性。
最后，随着科技的不断进步，碳纤维的应用前景将更加广阔。
随着碳纤维制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维将会在更多领域得到应用，比如医疗器械、船舶制造、新能源领域等。
同时，碳纤维的再生利用和环保性能也将成为未来发展的重要方向，推动碳纤维材料行业的持续发展。
综上所述，碳纤维作为一种具有优异性能的材料，在现代工业中扮演着越来越重要的角色。
它的轻质、高强、耐腐蚀、耐高温等特性，使其在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域得到广泛应用，并且在未来有着更加广阔的发展前景。
碳纤维的发展将会推动相关产业的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
碳纤维简介
碳纤维
碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维 等为原丝，经预氧化和碳化制得的含碳量 90%以上的高强、 高模、耐高温的特种纤维。 其中，PAN基碳纤维由于其力学性能优良，应用领域 广泛，是当今碳纤维中的主要产品，产量占全球所有碳纤 维总产量的90%。 碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高 于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和 民用方面都是重要材料。
福特和保时捷生产的 GT 型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料； 奔驰的57S型轿车原来内装饰全部是木质材料，现在则以碳纤维替代； 通用的雪佛兰轿车底盘的内装饰材料也采用碳纤维。
宝马公司已在其开发的Z-9、Z-22车中大量采用碳纤维增强复合材料 作为车身结构件， 2003年M3系列车型上的顶盖和车身结构部件采用碳纤维增强复合材 料。
在汽车行业的Байду номын сангаас用
使用碳纤维材料，在减轻车身质量的同时，也可使功率需求降低， 进而采用更小的驱动引擎和悬挂装置，通过减少动能而减少冲击危险。 目前钢铁材料约占车体重量的3/4，如果汽车的钢材部件全部由碳 纤维复合材料置换，车体重量可减轻 300kg，燃油效率提高 36%，二 氧化碳排放量可削减 17%。且碳纤维不易腐蚀，耐极端气候条件能力 强。 车用碳纤维复合材料可用作汽车传动轴、板簧、构架、引擎盖、 涡轮增压器叶轮和刹车片等制件。
分类
按原材料可分为： 聚丙烯腈基、粘胶基、沥青基、木质素纤维基、其他有机纤维基 按用途可分为： 24 K以下为宇航级小丝束碳纤维（1K为1000根单丝）； 48 K 以上为工业级大丝束碳纤维
制备过程
由PAN原丝制备碳纤维的工艺流程如下： PAN原丝→预氧化→碳化→石墨化→表面处理→上浆处理→碳纤维
碳素纤维简介
碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）。
在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。
碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
1880年美国爱迪生首先将竹子纤维碳化丝，作为电灯泡内之发光灯丝，开启了碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）之纪元。
碳纤维用在结构材料，首先问世者，则以美国Union Carbide公司（U.C.C.）为代表，并于1959年将嫘萦纤维为原料，经过数千百度之高温碳化后，得到弹性率约40GPa，强度约为0.7GPa之碳纤维；尔后，1965年该公司又用相同原料于3000℃高温下延伸，开发出丝状高弹性率石墨化纤维，弹性率约500GPa，强度约为2.8GPa。
另外，于日本大阪工业技术试验所之进藤博士，则以Polyacrylonitrile（简称PAN）聚丙烯腈为原料，经过氧化与数千度之碳化工程后，得到弹性率为160GPa，强度为0.7GPa之碳纤维。
1962年日本碳化公司（Nippon Carbon Co.）则用PAN为原料，制得低弹性系数（L.M.）之碳纤维。
东丽公司亦以PAN纤维为原料，开发了高强度之CF，弹性率约为230GPa，强度约为2.8GPa，并于1966年起有每月量产1吨之规模；同时亦开发了碳化温度2000℃以上之高弹性率CF，弹性率约400GPa，强度约为2.0GPa。
于1965年，群马大学大谷教授，利用加热氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之沥青（Pitch），经过熔融纺丝、不融化与碳化工程处理后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素（Lignin）为原料制作碳纤维。
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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碳纤维简介及其应用
碳纤维材料对生活的影响碳纤维简介碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，在沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异且具有诸多特殊功能的新材料。
由于碳纤维及其复合材料优异的综合性能及高附加值，被人们称作是二十一世纪的“黑色黄金”，被列入国家“十三五”规划，作为国家重点发展的战略新兴产业。
二十世纪四、五十年代，美国人首次通过牵引人造丝的方法，制备得到了碳纤维符合材料(CFRP)。
此后美国人在该技术方面领跑世界近20年。
1969年，日本东丽公司研制成功高比强度和高比模量的碳纤维。
目前，以日本东丽、东邦和三菱人造丝三家日本公司的碳纤维材料产量占据世界70%以上的高性能碳纤维生产份额。
我国的碳纤维产业发展和国外存在着较大差距，无论是碳纤维的生产和下游的应用。
以碳纤维为例，2017年，全球碳纤维理论产能为147,100吨，而中国为2,6000吨。
差距已经较大，但在实际产量上，差距就更明显。
2016年全球碳纤维产量在84000吨左右，约为产能的60%，但中国的实际产量7400吨（有说5400），不到产能的30%（中国碳纤维2017年需求约24800吨，自给率30%）。
同时国外如东丽可以批量生产T300、T700、T800、T1000、M40、M55、M60等级别的碳纤维，而国内T300、T700可以满足一定的需求，其他级别产品在市场上还没形成规模化供应。
碳纤维的发展目前的碳纤维制备技术已经能制备出比强度比钢高十几倍，密度是一般金属的0.5 倍左右，疲劳极限是拉伸强度的70%~80%，在400摄氏度的高温下强度和弹性模量无变化，易于大面积整体成型。
由于国外碳纤维材料发展较早，除了应用于宇航、航空之外，在汽车、船舶、建筑、车辆、化工设备乃至文娱体育用品都得到了充分的应用。
碳纤维简介
3.体育休闲用品
• 体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒、 钓鱼杆和网球拍框架。 • 全世界40%的碳纤维高尔夫球棒都是由东丽 公司的碳纤维制成的。 • 全世界碳纤维钓鱼杆的产量约为每年2000万 副。 • 网球拍框架的市场容量约为每年600万副,其 它的体育项目应用还包括冰球棍、滑雪杖、 射箭和自行车,同时,碳纤维还应用在划船、 赛艇、冲浪和其它的海洋运动项目中。
沥青基碳纤维目前主要有两种类型：
力学性能较低的所谓通用级沥青基碳
纤维－－各向同性沥青碳纤维；
拉伸强度特别是拉伸模量较高的中间
相沥青基碳纤维－－各向异性沥青基 碳纤维。
• 碳纤维的生产工艺特点：
• 碳纤维生产工艺流程长、技术关键点多,是 一种多学科、多技术的集成工艺。制约我国 碳纤维发展的主要原因是PAN原丝质量不过 关,还有生产技术及设备等问题导致碳纤维 产品收率低下,生产成本较高。通常,原丝成 本占碳纤维生产成本的50%～65%,制约着碳 纤维的稳定生产和生产成本。
径在50nm左右，弯曲，彼此交叉的许多条带
状组成的结构。
碳纤维的皮芯层结构：
碳纤维由皮层、芯层及中间过渡区组成。
• 皮层：微晶较大，排列有序。 • 芯层：微晶减小，排列紊乱，结构不均匀。
基本性质
碳纤维是含碳量高于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。
• 材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模 量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上 已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。
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
碳纤维工艺简介1 概要所谓碳纤维是指碳的重量含量占90%以上的纤维状碳材料。
由于碳在各种溶剂中不溶解，在隔绝空气的惰性气氛中(常压下)，碳在高温时也不会熔融。
只有在10MPa、3000K以上高温条件下，才不经液相直接升华。
所以不能通过常规熔融纺丝和溶液纺丝的方法来制备碳纤维。
一般通过有机纤维有在惰性气体中高温碳化而制得。
有机化合物在惰性气体中加热到1000——3000℃时，所有非碳原子将逐步被驱除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交联和缩聚等化学反应，最终形成了碳纤维。
制造碳纤维所用的有机纤维应具有含碳量高、强度大、工艺性能好、在转化成碳纤维过程中不熔化等特点。
根据碳纤维的性能与用途，一般有三种分类方法：1)按照所采用的原料不同，可分为聚丙烯睛(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛树脂基碳纤维、聚酞亚胺基碳纤维、其他有机纤维基碳纤维等。
目前各国生产的高强度、高模量的碳纤维所用原丝主要以PAN纤维为主。
2)按照制造条件和方法的不同，可分为碳纤维、石墨纤维、氧化纤维、活性碳纤维、气相生长碳纤维等。
3)按力学性能分类，可分为通用级碳纤维和高性能碳纤维，其中高性能碳纤维又细分为中强型、高强型、中模型、高模型、超高模型。
2 聚丙烯腈基碳纤维的原料丝PAN原丝BASF的新的PAN原丝生产工艺是在52℃，一个大气压下用氧化还原性催化剂，在无离子水中进行连续悬浮聚合制得丙烯腈，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚体。
产物从反应器中连续排出，未反应单体和部分水被从产物中分离，经冷凝后回反应器。
脱气后的产物浆液经真空过滤后水洗，生成含水50WT%的料块。
湿料块先与少量的表面活性剂和润滑剂混合，然后挤压成1/8英寸的粒子，再干燥到含水2wt%。
之后再喷洒乙腈水溶液增塑成可熔融挤出的塑料粒子。
最终的复合粒子含聚合物72.7wt%，丙酮腈13.9wt%和水13.4wt%。
含有增塑剂、表面活性剂和润滑剂的复合聚合物粒子在174℃的电加热的6000孔喷丝挤压机中均匀熔融，熔体经过组件的过滤，从孔径为55m板挤出，再牵伸至单丝纤度为9旦的共6K丝束，再经上油以抗凝结和抗静电，干燥以去除丙烯腈和水。
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。
碳纤维材料概述
碳纤维材料概述碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维具有许多优良性能，如轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好等。
碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
在国防军工和民用方面都是重要材料。
它具有许多优点，例如高强度、高刚性、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性等。
这些特性使得碳纤维在汽车、航空航天、军事、体育和建筑等领域得到广泛应用。
总的来说，碳纤维是一种具有重要应用价值的材料，在各个领域中都有广泛的应用。
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除了上述提到的应用领域，碳纤维还可以应用于更多的领域。
以下是几个例子：1.能源领域：碳纤维可以用于制造高效能电池，如燃料电池和锂离子电池。
此外，碳纤维还可以用于制造太阳能电池板，提高其效率和稳定性。
2.医疗领域：碳纤维具有很好的生物相容性和耐腐蚀性，可以用于制造医疗器械，如手术器械、假肢和药物载体等。
3.环境领域：碳纤维可以用于制造环保材料，如碳纤维回收塑料和碳纤维空气净化器等。
4.建筑领域：碳纤维可以用于加固建筑物和桥梁等结构，提高其稳定性和耐久性。
5.交通领域：碳纤维可以用于制造轻量化交通工具，如碳纤维自行车、电动车和汽车等，提高其性能和安全性。
总之，碳纤维是一种具有广泛应用价值的材料，未来随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，碳纤维将会在更多的领域得到应用。
碳纤维
我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维。
碳纤维的生产现状
世界PAN 基碳纤维的主要生产厂商有：
日本 Toray(东丽) 、Toho (东邦) 、Mitsubishi Rayon (三菱人造丝) ,美国 Hexcel (赫克塞尔) 、Amoco (阿 莫科) 和 Zoltek (卓尔泰克) 等公司。
加氢 各种 沥青
预中间相 沥青 拟 似 中 间 潜在中间 相 相沥青 加氢 中间相 沥青
各向同性 熔 沥青纤维 融 纺 丝 各向异性 沥青纤维
氧 化 不 熔 化 250 | 400 ℃
炭 各向同性 化 不熔纤维 1100 | 1800 ℃ 各向异性 各向异性 高性能 不熔纤维 碳纤维 各向异性 不熔纤维
活性碳纤维
按力学性能 通用级 高性能 标准型 高强型 高模型 高强高模型
长丝
按制品形态
束丝短纤维 超细短纤维 织物等
碳纤维的结构
条带模型 微原纤结构模型 皮芯结构 三维结构模型 葱皮结构
碳纤维结构的条带模型
碳纤维的微原纤模型
碳纤维的皮芯结构模型
高模量碳纤维的三维结构模型
碳纤维的葱皮结构与石墨晶须的结构模型
方法：将碳纤维在密闭的石墨化炉中、2000℃以
上、惰性气体保护下处理。 变化： 石墨化处理过程中，纤维结构得到完善， 非碳原子几乎全部排除，C—C键重新排列，结晶 碳的比例增多，纤维取向度增加。纤维内部由紊
乱的乱层石墨结构转变为类似石墨的层状结晶结
构。
PAN纤维在热处理过程中化学反应 历程及结构分析
2004年我国碳纤维用量为4 000 t ,其中体育休闲领域需求量 约占87 % ,一般产业需求量约占11 % ,军工领域需求量约占 2 % ,到2009 年碳纤维需求将达到7 500 t/ a 。
碳纤维
目录摘要 (1)关键词 (1)1碳纤维的简介 (1)2碳纤维性能 (1)3碳纤维的应用实例 (2)4碳纤维发展存在的主要问题 (3)5碳纤维的发展趋势 (3)结语 (4)新型无机非金属材料碳纤维的应用摘要：碳纤维是一种纤维状碳材料，是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。
碳纤维有极好的纤度，还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、膨胀系数小等一系列优异性能，到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，这已经预示了碳纤维在工程上的广阔应用前景。
关键词：性能优异；环保1碳纤维的简介碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料。
碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。
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炭化制得。
按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；接力学性能分为通用型和高性能型。
碳纤维制造工艺分为有机先驱体纤维法和气相生长法。
有机先驱体纤维法制得的碳纤维是由有机纤维经高温固相反应转变而成。
应用的有机纤维主要有聚丙烯(PAN)纤维、人造丝和沥青纤维等。
将有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的，其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。
气相生长法制得的碳纤维称气相生长碳纤维。
2碳纤维性能碳纤维是一种纤维状碳材料。
具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导、低热膨胀、耐化学辐射等特性。
还具有纤维的柔曲性和可编性，比强度和比模量优于其他无机纤维，但是碳纤维性脆，抗冲击性和高温抗氧化性较差。
主要用作树脂、碳、金属、陶瓷、水泥基复合材料的增强体。
它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为23000～43000Mpa，亦高于钢，因此CFRP(碳纤维增强复合材料)的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
碳纤维—搜狗百科
碳纤维—搜狗百科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PAN基碳纤维。
目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。
碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4个过程。
其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、氧化及脱氧等。
第一、原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。
制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。
制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。
作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。
第二、预氧化(聚丙烯腈纤维200～300℃)、不融化（沥青200～400℃）或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。
第三、碳化,其温度为：聚丙烯腈纤维1000～1500℃,沥青1500～1700℃,粘胶纤维400～2000℃。
第四、石墨化,聚丙烯腈纤维为2500～3000℃,沥青2500～2800℃,粘胶纤维3000～3200℃。
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。
要想得到质量好碳纤维，需要注意一下技术要点：（1）实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。
碳纤维——精选推荐
高性能纤维——碳纤维碳纤维是由碳元素组成的纤维，其90％以上的组成元素为比金刚石结构规整性稍差，力学性能也较金刚石稍差。
碳纤维结构近乎石墨结构，所以也具有很高的抗拉强度和模量。
其强度约为钢的四倍，密度仅为钢的四分之一。
碳纤维具有很高的比强度和比模量。
具有耐高温、使用温度2000℃。
在3000 ℃非氧化气氛中劳等一系列优良性能。
既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥按原料分粘胶基碳纤维（Rayon基CF）聚丙烯腈基碳纤维（PAN基CF）沥青基碳纤维（Pitch 基CF）目前能够工业化生产按制造步骤分碳纤维（C F）石墨纤维（G F）活性碳纤维（ACF）按力学性能分通用级(GP) 高性能级(HP)具有图示的结构，这种结构容易形成共轭结构的梯形高分子，使其能够承受较快的速度热解而保持原有的纤维状基本结构。
强度的进展:碳纤维之所以具有很高的抗拉强度主要由于类石墨高度取向。
其基本结构如图所示。
层片分子取向度主要因素。
碳纤维内部结构示意图N大分子结构式:CH 2CH CNn但是，由于其大分子链上有强极性和体积较大的氰基，使其分子间形成强的偶极力。
氰基的氮原子能与相邻分C CN H C CNCH2CH2C CN H C CNCH2CH2HC CN C CNPAN纤维的x-射线衍射图有二个显著特点：有明显的反射点（2）不存在晕圈只是二维有序，没有严格的结晶结构，只有相对有序的区域，形成所谓准结晶态在光学显微镜和电子显微镜下能直接观察到的纤维结构 截面形状原纤表面形态不同的溶剂路线，不同的工艺路线得到的PAN纤维形态结构也不一样。
纤各结其性的石墨晶体理论强度184GPa碳纤维实际强度9GPa 缺陷是影响碳纤维强度的主要因素，碳纤维的整个制且在向碳纤维的结构转化过程产生较少新的缺陷。
⏹原料及环境污染，以无机盐水溶液作溶剂湿法纺丝所得PAN 纤维，这类污染更多一些。
⏹直径为1-4微米带有典型的双圆锥空间的有机杂质，形状象彼此连接成群，这种缺陷主要呈现在湿法纺制的纤维中。
《碳纤维简介》课件
飞机机翼
碳纤维的轻质和高强度使之成为 制造飞机机翼的理想材料。
宇宙飞船
碳纤维在宇宙飞船的外层和结构 中得到广泛应用，减轻质量并提 高稳定性。
直升机旋翼
碳纤维制造的旋翼具有更好的刚 性和减震能力，提高飞行性能。
碳纤维在汽车工业中的应用
车身结构
碳纤维车身结构的使用可以 减轻汽车重量，提高燃油效 率。
车轮和刹车盘
《碳纤维简介》PPT课件
碳纤维是一种轻质高强度的复合材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
碳纤维的定义和特点
1 高强度
碳纤维比钢材还要强，重量却只有它的四分 之一。
2 低密度
碳纤维具有轻质的特性，有助于减轻结构的 重量。
3 耐腐蚀
碳纤维不受化学腐蚀的影响，能够在恶劣环 境下使用。
4 导电性
碳纤维具有优异的导电性，适用于电子和航 空领域。
碳纤维的优势和局限性
优势
• 轻质高强度 • 耐腐蚀 • 导电性
局限性
• 昂贵的制造成本 • 易受划伤和冲击 • 纤维制造技术仍有限
结论和展望
碳纤维作为一种重要的先进材料，具有广阔的应用前景。随着制造工艺的不 断改进和成本的降低，碳纤维将在更多领域得到应用。
碳纤维制造的车轮和刹车盘 具有卓越的耐用性和高温稳 定性。
内部装饰
碳纤维内饰件增添了汽车的 豪华感和现代感。
碳纤维在体育器材领域的应用
1 高尔夫球杆
碳纤维材质的高尔夫球杆具有更好的挥杆体验和更高的击球距离。
2 自行车车架
碳纤维自行车车架具有更好的刚性和轻量化的特点，提高了骑行体验。
3 网球拍
碳纤维网球拍具有更高的稳定性和挥动速度，提高了球员的竞技水平。
碳纤维空气环境分解温度
碳纤维空气环境分解温度
摘要：
一、碳纤维的简介
二、碳纤维在空气环境中的分解温度
三、影响碳纤维分解温度的因素
四、我国在碳纤维研究方面的进展
五、结论
正文：
碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，其主要成分是碳，具有轻质、高强度、耐腐蚀、导电性好等特点，被广泛应用于航空航天、体育用品、汽车、建筑等领域。
碳纤维在空气环境中的分解温度是指在自然环境下，碳纤维材料在受到外部因素作用下（如氧化、水解等），达到一定温度时开始分解的温度。
一般情况下，碳纤维在空气环境中的分解温度在200 摄氏度至400 摄氏度之间，但具体的分解温度还会受到纤维类型、制备工艺、表面处理等因素的影响。
影响碳纤维分解温度的因素有以下几点：
1.纤维类型：不同类型的碳纤维，其分解温度有所差异。
例如，高模量碳纤维的分解温度一般较低，而高强度碳纤维的分解温度相对较高。
2.制备工艺：制备工艺对碳纤维的分解温度也有很大影响。
例如，采用氧化石墨烯为原料制备的碳纤维，其分解温度相对较低；而采用聚丙烯腈为原料制备的碳纤维，其分解温度较高。
3.表面处理：表面处理对碳纤维的分解温度也有一定影响。
例如，表面涂覆抗氧化涂层的碳纤维，其分解温度可以得到提高。
我国在碳纤维研究方面取得了显著进展。
近年来，我国碳纤维产量逐年上升，产品质量也逐步提高。
此外，我国在碳纤维及其复合材料领域的科研水平也得到了很大提升，取得了一系列重要成果。
总之，碳纤维在空气环境中的分解温度受多种因素影响，我国在碳纤维研究方面取得了可喜进展。
碳纤维进出口政策
碳纤维进出口政策1. 碳纤维简介碳纤维是一种轻质高强度的纤维材料，由碳元素构成。
它具有优异的机械性能，如高强度、高模量和低密度，同时还具有耐腐蚀、耐高温等特点。
碳纤维广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域。
2. 碳纤维产业发展现状目前，全球碳纤维产业正在快速发展。
主要生产国包括日本、美国、欧洲国家等。
中国也是世界上最大的碳纤维生产国之一。
碳纤维产业在中国得到了政府的大力支持，相关政策也在不断完善。
3. 中国碳纤维进出口政策中国对碳纤维的进出口实行一定的管理措施，以促进产业的健康发展和国际贸易的平衡。
3.1 进口政策中国对碳纤维的进口实行一定的限制措施。
进口碳纤维需要符合国家的质量标准和安全要求。
同时，进口商需要办理相关的进口手续，并缴纳相应的关税和进口环节税。
3.2 出口政策中国对碳纤维的出口采取了一系列的支持政策，以促进出口和提升产业竞争力。
具体政策包括：•出口退税：对出口碳纤维产品可以享受一定比例的退税，降低企业的出口成本，增加出口竞争力。
•贸易便利化：为了方便碳纤维产品的出口，中国加强了海关通关和报关流程的优化，加快货物的出口速度。
•质量监管：中国加强了对出口碳纤维产品的质量监管，确保产品符合国际标准和客户要求，增强产品的竞争力和信誉度。
4. 碳纤维进出口的挑战与机遇碳纤维产业的发展面临着一些挑战，同时也带来了一些机遇。
4.1 挑战•技术壁垒：碳纤维的生产技术相对复杂，需要高端的设备和工艺，技术壁垒较高。
•成本压力：碳纤维的生产成本相对较高，包括原材料成本、设备投入、能源消耗等，使得碳纤维产品的价格较高。
•市场需求波动：碳纤维产品的市场需求受到宏观经济环境和行业需求的影响，存在一定的波动性。
4.2 机遇•技术创新：碳纤维产业可以通过技术创新，降低生产成本，提高产品质量和性能，增强竞争力。
•新兴应用领域：碳纤维在航空航天、新能源汽车、高端装备制造等领域具有广阔的应用前景，这些新兴领域的发展将带来碳纤维产业的机遇。
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汽车工业应用
1.汽车车身和底盘 由于碳纤维增强聚合物基复 合材料有足够的强度和刚度， 是制造汽车车身和底盘等主 要结构件的最轻材料。预计 碳纤维复合材料的应用可使 汽车车身和底盘减轻质量 40% ～ 60%，相当于钢结 构质量的1/3 ～ 1/6。
2.刹车片 碳纤维还因为其环 保和耐磨的特点而 应用在刹车片上， 但含有碳纤维复合 材料的产品都价格 偏高，所以，目前 这种刹车片还主要 应用在高档汽车上。
• 国内生产现状 我国碳纤维的生产和使用尚处于起 步阶段，碳纤维产量很低，国内生产能力 仅占世界总产量的0.4%。
• 碳纤维应用领域延伸度广且应用率高
碳纤维在航空航天领 域的应用已相当广泛，当 今更有向高度应用率发展 之势。 风机叶片是碳纤维第 二的大应用市场，全球风 机装机容量的增长速度正 在加快，高碳纤维含量的 长叶片制成的大容量风机 将成为主要趋势。 碳纤维在汽车行业的 需求前景也较为乐观。 碳纤维已步入再循环 利用轨道。
发展现状
• 碳纤维产业方兴未艾 碳纤维属于国际高端新材料产业，应 用至航空航天领域，汽车，风力涡轮叶片及 压力容器等市场对碳纤维的需求也在不断增 加，2010年全球碳纤维需求量将达到3.5万 吨左右。 • 国际生产现状 目前，世界碳纤维中PAN基碳纤维占 各种碳纤维材料的80%以上，日本东丽公司， 东邦人造丝公司和三菱人造丝公司作为世界 碳纤维生产的龙头企业，三者的总产量则占 了世界总产量的78%。
应用实例
碳纤维(carbon fiber,简 称CF) 作为高性能纤维的 一种，碳纤维碳材料已在 军事及民用工业的各个领 域取得广泛应用，从航天、 航空、 汽车、 电子、 机 械、化工、轻纺等民用工 业到运动器材和休闲用品 等。因此，碳纤维被认为 是高科技领域中新型工业 材料的典型代表，为世人 所瞩目
波音777
新一代LEAP涡扇发动机的风扇叶片
压力容器
压力容器采用碳纤 维复合材料制作， 主要用在汽车的压 缩天然气罐上，且 还用在救火队员的 固定式呼吸器上。 CNG罐源于美国 和欧洲国家，日本 和其他的亚洲国家 也对这项应用表现 出了极大的兴趣。
消防员使 用的呼吸 器压力罐
CNG双燃 料汽车使用 的压力罐中 含有碳纤维 复合材料
航空航天应用
导弹发动机的喷管结构 是由碳纤维制作。碳纤 维在1000℃下性能依旧 没有太大变化，故其常 用于导弹喷管以及火箭 外壳。 美国第四代战斗机F22 采用了约为24%的碳 纤维复合材料，从而 使该战斗机具有超高 音速巡航、超视距作 战、高机动性和隐身 等特性。
民航应用
碳纤维复合材料用量较大而场合是民航客 机，美国波音公司777和787客机，空中客车 公司A380和A350XWB客机都大量使用碳纤 维复合材料。 美国波音公司的787客机主要使用日本东 丽公司的24K丝束的T800碳纤维复合材料， 同时也使用了部分美国赫氏Hexcel公司的碳 纤维复合材料。欧洲空中客车公司的 350XWB客机也使用了美国Hexcel赫氏公司 的IM7碳纤维，不仅如此，中国商飞C919、 波音737 MAX和空中客车A320 NEO等客机 使用的新一代LEAP发动机的叶片也使用了 Hexcel赫氏公司提供的碳纤维复合材料。
明了聚丙烯腈(PAN)基碳
纤维，聚丙烯腈基碳纤维
具有生产工艺成熟、综合 性能好和生产成本较低的 优势，产量占碳纤维全部 产量的90%以上。今天我 们说的碳纤维，不指明的 话一般指PAN基碳纤维。
1860年，英国人瑟夫·斯
旺最早用碳丝制造电灯泡 的灯丝，后来美国人爱迪
生做出了实用的白炽灯碳
灯丝，不过由于1910年库 里奇发明了拉制钨丝的方 法，灯丝全面改用钨丝， 早期的碳纤维研究被打入 冷宫。
成分结构
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处 理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结 构类似人造石墨(C原子层状排列)，是乱层 石墨结构。
eg. 杨氏模量：杨氏模量的大小主要 与乱层石墨微晶沿纤维轴的取向 有关，在纤维中的微晶沿纤维轴 的取向程度越高，则其杨氏模量 越高。
热膨胀系数小
绝大多数碳纤维本身ห้องสมุดไป่ตู้热膨胀系数，室内为 负数，在200～400℃时为零，在小于1000℃ 时为正数。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。
This is the CF
You can never beat me.
碳纤维
• 新型复合材料
• 新材料之王
• 黑色黄金
碳纤维
优良性质 发展历史 应用实例 发展现状
历史发展
1959年日本人近藤昭男发
20世纪50年代以后，为了
碳纤维的起源可以追溯到 解决导弹喷管和弹头耐高 温和耐腐蚀等问题，美国 研制出粘胶基碳纤维，碳 纤维又一次登上历史舞台。
3.传动轴 汽车传动轴的受力情况比较复 杂，尤其要承受很大的扭矩， 充分考虑了碳纤维增强复合材 料各向异性、比强度高和比模 量相对较低的特点，从而使用 碳纤维增强复合材料传动轴能 够替代金属产品，满足使用要 求。碳纤维传动轴它不仅减轻 了60%的重量，而且具有更好 的耐疲劳性和耐久性。
1.风力发电机叶片 碳纤维高强度、高模量、耐腐 蚀、抗疲劳等性能，可以有效 地提高叶片刚度，减轻叶片重 量，增长叶片使用寿命，提高 风能利用率。随着大丝束碳纤 维的广泛应用，碳纤维价格的 不断降低，碳纤维在大型叶片 中的应用已成为一种趋势。
This Is The End
You can never beat me.
高强度
它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模 量为金属的5倍以上。由于这个优点，其复合 材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运 动器材等。
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。
耐磨性好
碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维 来取代石棉制成高级的摩檫材料，已作为飞 机和汽车的刹车片材料。
能 源 方 面 应 用
2.碳纤维抽油杆 金属抽油杆存在着大重量、易腐 蚀、低疲劳性能，采油事故发生 率高的缺点，而碳纤维抽油杆， 具有高强、轻质、耐腐蚀、耐磨 损的特点，大大提高采油效率， 应用前景十分广泛。
加固材料
碳纤维材料的化学物理性能优异。 该材料可以很好地增强建筑结构对 外部恶劣环境的抵抗能力，延长建 筑结构物的使用寿命；又因其优异 的物理力学性能使它可以有效的用 于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗 疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠 度的补强工程。 碳纤维材料的质量轻、强度高。该 特点使它可以在基本不增加结构体 积和不改变结构外形的情况下加固 结构体，加固的结构体经过装饰后， 不留加固痕迹，不影响结构体外观。 这是其它维修加固方法无法比拟的 特点。