知识点四碳纤维资料

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知识点四碳纤维资料

高性能CF
高强度CF （HS）高模量CF （HM）超高强CF （UHS）超高模CF （UHM）高强－高模CF 中强－中模CF 等
高分子材料专业聚合物复合材料
知识点四碳纤维
按碳纤维的功能分类
受力结构用CF 耐焰用CF 导电用CF 润滑用CF 耐磨用CF 活性CF
高分子材料专业聚合物复合材料
❖ 1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维的工业规模生产；
❖ 1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维投放市场。
高分子材料专业聚合物复合材料
知识点四碳纤维
❖ 1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年，其中聚丙烯腈基碳纤维为7840吨，占总量的78％。日本是最大的聚丙烯腈基碳纤维生产国，生产能力约3400吨/年，占总量的43％。
高分子材料专业聚合物复合材料
2、物理性能
碳纤维的物理性能
热
耐热性
膨胀系
热导率
比热
导电性
密度
润滑性
其他
数
高分子材料专业聚合物复合材料
知识点四碳纤维
耐热性：在不接触空气或氧化性气氛时，碳纤维具有突出的耐热性，
在高于1500oC下强度才开始下降。热膨胀系数：
CF的热膨胀系数具有各向异性的特点。平行于纤维方向为负值垂直于纤维方向为正值
采用碳纤维复合材料制造汽车
构件不仅可使汽车轻量化，还
可以使其具有多功能性。例如，
用碳纤维增强树脂基复合材料制造的发动机挺杆，利用其阻
碳纤维汽车弹簧片
尼减振性能，可降低振动和噪
声，行驶有舒适感。
知识点四碳纤维
3、土木建筑上的应用比如，短切碳纤维增强水泥基复合材料可以制造各种幕墙板，实现建材的轻量化，特别是沿海建筑显示出优异的耐蚀性。利用碳纤维的导电性能可用来制造采暖地板。

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。

材料力学碳纤维知识点总结

材料力学碳纤维知识点总结在材料力学领域，碳纤维是一种重要的高性能复合材料，具有轻量化、高强度、高模量、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。

本文将对碳纤维的基本概念、制备方法以及力学性能等知识点进行总结。

一、碳纤维的定义和特点碳纤维是由碳元素组成的纤维状材料，其主要成分是纯净的碳。

碳纤维具有以下几个特点：1. 轻质高强：碳纤维的密度较小，重量轻，但强度却很高，抗拉强度是钢铁的几倍甚至几十倍。

2. 高模量：碳纤维具有较高的弹性模量，刚度优于其他材料，可以有效增强结构的刚度和稳定性。

3. 耐腐蚀：碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，可以抵抗大多数酸、碱和盐水的侵蚀。

4. 耐热性：碳纤维具有优良的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的机械性能。

二、碳纤维的制备方法碳纤维的制备主要有以下两种方法：1. 碳化纤维法：首先从有机纤维素纤维开始，通过热解和炭化过程将其转化为纯净的碳纤维。

这种方法制备的碳纤维具有较高的纯度和强度。

2. 聚丙烯腈纤维法：首先使用聚丙烯腈纤维作为原料，通过预处理、氧化、碱化和高温炭化等步骤制备碳纤维。

这种方法制备的碳纤维具有较高的强度和模量。

三、碳纤维的力学性能碳纤维具有优异的力学性能，主要包括以下几个方面：1. 强度：碳纤维的抗拉强度很高，通常在3000兆帕斯卡(MPa)以上，相当于钢铁强度的几倍。

2. 模量：碳纤维的弹性模量在200-600兆帕斯卡(MPa)之间，是钢铁的几倍甚至几十倍。

3. 韧性：碳纤维的韧性较好，能够承受较大的冲击负荷而不破裂。

4. 疲劳性能：碳纤维具有优秀的疲劳寿命和疲劳强度，适用于长期受力的结构。

5. 耐腐蚀性：碳纤维具有良好的抗腐蚀性能，不易被酸碱侵蚀。

四、碳纤维在工程中的应用碳纤维由于其优异的性能，在工程领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 航空航天领域：碳纤维被广泛应用于飞机和航天器的结构件和附件中，能够减轻重量、提高飞行性能。

碳纤维

碳纤维的制造
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机纤维为原料，采用间接方法来制造。 • 碳元素的各种同素异形体(金刚石、石墨、非晶态的各种过渡态碳)，根据形态的不同，在空气中在350℃以上的高温中就会不同程度的氧化；在隔绝空气的惰性气氛中 (常压下)，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以上的高温时不经液相，直接升华，所以不能熔纺。 • 碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。 • 一般以有机纤维为原料制造CF的过程：
应用
一、宇航工业
用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层；卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件；航天飞机机头，机翼前缘和舱门等制件；哈勃太空望远镜的测量构架，太阳能电池板和无线电天线。
应用
二、航空工业
用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机体；次承力构件，如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，此外还有C/C刹车片。
GrF CF 系列产品深加工表面处理
2)原丝的制备
a.聚合
加入共聚单体的目的： ①使原丝予氧化时既能加速大分子的环化，又能缓和纤维化学反应的激烈程度，使反应易于控制； ②并可大大提高予氧化及碳化的速度； ③有利于预氧化过程的牵伸。
b.纺丝
通常采用湿法纺丝
纺丝原液→喷丝头→凝固浴(溶剂的水溶液)→水洗、拉伸等
碳纤维
碳纤维是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状碳化合物。纤维化学组成中含碳量在90％以上的高强度、高模量并耐高温的无机高性能纤维。它是一种多晶体，由许多微晶体堆砌而成，结构类似石墨，但又不如石墨那样排列规整。
碳纤维的分类
按先驱体纤维原料类型分类：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维和气相生长碳纤维；按碳纤维制造方法来分分为：碳纤维、石墨纤维、活性炭纤维和气相生长碳纤维；按力学性能分类：通用级碳纤维（GP）、高性能碳纤维(HP)；按应用领域分：商品级碳纤维和宇航级碳纤维，商品级是大丝束，一丝束的单丝数在24K（1K=1000）以上，宇航级碳纤维是小丝束（<14K）；按功能分可分为：耐火碳纤维、受力结构碳纤维、活性碳纤维、导电用碳纤维等

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。

—— 1 —1 —。

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。

对于想要了解更多关于碳纤维信息的人，可以查阅相关书籍或者咨询专业人士。

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

李欣
43090140
碳纤维

碳纤维的定义碳纤维的性质碳纤维的分类碳纤维的制备碳纤维的应用碳纤维来自碳纤维（carbon
fiber），有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状碳化合物。碳纤维也可以是指化学组成中碳元素占总质量 90％以上的纤维
碳纤维的优异性能已得到大家的一致公认。由于它能使运动物体更轻，故在运转过程中能节约大量能量；由于材料耐腐蚀，物体的寿命更长，故可节约原材料；由于可降低环境污染及在人体中作生物材料，故直接关系到人体健康。碳纤维是目前乃至今后相当长一段时间内鼓励优先发展的高技术特种纤维之一。
碳纤维分类
按原丝类型
按碳纤维性能
CF分类方法按碳纤维的功能
按制造条件和方法
碳纤维的制备
不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法
或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料，采用间接方法来制造。世界上碳纤维的生产有粘胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维等三大加工方法。
聚丙烯腈碳纤维
以聚丙烯腈（PAN）为原料制造的碳纤维
聚丙烯腈的结构：
均聚体的聚合物中存在大量的－CN基团，大分子间作用力强，无侧链，使预氧化和碳化生产周期长，成本高，强度低。
采用共聚体可解决上述问题，共聚体的原丝使活化能降低，有利于促进环化和交联，缓和预氧化物放热反应，改善纤维的致密性和均匀性。
PAN原丝制备碳纤维的过程分为三个阶段：
石墨化
在2500℃～3000℃的温度下，密封装置，施加压力，保护气体中进行。目的是使纤维中的结晶碳向石墨晶体取向，使之与纤维轴方向的夹角进一步减小以提高碳纤维的弹性模量。
碳化：
在400℃～1900℃的惰性气氛中进行，碳纤维生成的主要阶段。除去大量的氮、氢、氧等非碳元素，改变了原PAN纤维的结构，形成了碳纤维。碳化收率40％~45％，含碳量95%左右。

碳纤维物理考点归纳总结

碳纤维物理考点归纳总结碳纤维作为一种重要的材料，在物理学中有着广泛的应用和研究。

本文将对碳纤维的物理学考点进行归纳总结，旨在帮助读者更好地理解和掌握碳纤维的相关知识。

一、碳纤维的基本结构碳纤维是由碳元素组成的纤维状材料，具有较高的强度和刚度。

其基本结构由碳原子排列而成，呈现出类似于石墨的晶格结构。

碳纤维的结构决定了其独特的物理特性。

二、碳纤维的导电性质碳纤维具有良好的导电性，这是由于其结构中存在的π电子共轭系统所致。

碳纤维的导电性可以通过电阻率和电导率来描述，其导电性在电子学和导电材料领域有重要的应用。

三、碳纤维的热性质碳纤维具有良好的热导性能和较低的热膨胀系数。

由于其结构中的碳原子间有较强的键结构，因此碳纤维的热导率较高。

此外，碳纤维的热稳定性也是其重要的特性之一。

四、碳纤维的光学性质碳纤维在光学上呈现出一些特殊的性质。

由于其结构中存在的π电子共轭系统，碳纤维能够吸收和散射光线。

此外，碳纤维还具有良好的透光性，在某些特定波段下能够表现出光纤的特性。

五、碳纤维的机械性能碳纤维具有优异的力学性能，具有较高的强度和刚度。

其强度可以通过抗拉强度和弯曲强度来描述，而刚度通常以弹性模量来衡量。

碳纤维的机械性能使其在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。

六、碳纤维的磁性质碳纤维在磁性上表现出一些特殊的性质。

由于碳纤维中的电荷分布不均匀，所以在外加磁场下会出现局部的磁性反应。

这使得碳纤维在磁材料的制备和磁传感器等领域具有潜在的应用价值。

综上所述，碳纤维作为一种特殊的材料，在物理学中有着许多重要的考点和研究内容。

通过对碳纤维的基本结构、导电性质、热性质、光学性质、机械性能和磁性质等方面的总结，我们可以更好地理解和应用碳纤维的相关知识。

希望本文对读者在学习和研究碳纤维物理学方面提供一定的参考和帮助。

碳纤维材料介绍

.3.
2 化学性质
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碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用，很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍，从碳素材料的化学性质分析，在 ≤250℃环境下，碳素材料既没有明显的氧化发生，也没有生成碳化物和层间化合物生成。
.8.
从碳纤维的成分可以看出，它几乎是纯碳，而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外，对酸、碱和有机化学药品都很稳定，可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究，随着今后碳纤维的价格不断降低，其应用范围会越来越广。
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。
第二、预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到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。
.24.
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。
碳纤维复合芯导线
碳纤维加热管
.33.

碳纤维材料介绍

碳纤维材料介绍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。

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。

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维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，也高于钢。

碳纤维复合材料可用作汽车车身、底盘、传动轴、轮毂、板簧、构架和刹车片等制件。

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%。

一、碳纤维的优点1、比强度高，是最佳的轻质高强车体材料。

2、轴向强度、模量高，无蠕变，制作传动轴。

3、正面碰撞时成无数细小碎片，吸收大量的撞击能（是钢结构4倍）安全性高。

4、兼备纺织纤维的柔软，可加工性强。

5、有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性好，寿命长，维修费用低。

6、冷热膨胀系数小，极端气候条件下尺寸稳定性高。

7、活性碳纤维超级电容器可提高能量密度，又可降低成本适用于电动车制动。

8、复合材料容易成型，制得满足空气动力学原理及美观需求的外形曲面。

9、表皮光滑美观，制造车身，可以省去高成本、繁琐的涂装工艺。

10、将不同零件一体成型，便于汽车结构的模块化、整体化制造。

碳纤维在汽车的应用实现了轻量化和刚性需求，达到节能减排、降低油耗的目的，碳纤维材料可以作为未来汽车的主流材料。

二、碳纤维的弊端1、工艺复杂，主要采用热压罐,真空导入等传统工艺，这种工艺生产效率低、生产周期长、产品造价高，无法满足汽车大批量规模化生产要求。

2、成本相对高昂，碳纤维材料的价格是金属材料的数倍，制约了其在汽车领域的应用与发展。

3、设计人才缺乏，且由于该技术之前较少在国内应用，所以从事过碳纤维量产部件设计的人才非常稀缺。

总之，无论从性能还是环保角度出发，汽车轻量化都已成为一种必然趋势，而采用碳纤维材料是汽车轻量化的必由之路。

碳纤维的基础知识

1、碳纤维的基础知识
什么是碳纤维？碳纤维就是完全由碳原子组成的，结构为环状梯形的纤维状的超分子结构纤维。

具有强度高，模量大，耐燃烧、耐腐蚀、质量轻，具有导电、耐磨等等优异性能的一种高分子纤维材料。

碳纤维的种类目前分三大类：丙烯腈碳纤维（PAN基碳纤维）、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维。

由于丙烯腈基碳纤维可以制造结构承力构件，用于航空航天，所以，丙烯腈基碳纤维的发展受到格外的关注和发展。

丙烯腈基碳纤维的原料-----原丝的制造方法现有：亚砜法（DMSO）、硫氰酸钠法、硝酸法、DMF法等。

碳纤维的应用：
碳纤维最早应用于高科技的航空航天领域，其在有氧的条件下，可以耐3000度的高温，确保航天器等能够通过大气层进入到太空。

由于其质量轻、强度高，70年初被应用于体育休闲用品以来，民用领域里碳纤维的应用飞速发展，如汽车及汽车配件、压力容器、医疗器具、电子产品、化工管道、风电叶片、建筑补强、树脂基体增强、飞机用刹车盘、商用飞机、通信器材等等，都可以有广泛的应用。

2、碳纤维产业链
碳纤维原丝碳纤维碳纤维预浸料碳纤维复合材料制品
产品原料配套原丝溶剂(DMSO) 原丝专用抗静电剂碳纤维专用助剂预浸料用环氧/酚醛树脂化工管道风电叶片压力容器碳纤维自行车
丙烯腈
碳纤维制造设备预浸料制造设备
汽车配件。

碳纤维知识总结报告范文(3篇)

第1篇一、引言碳纤维作为一种高性能材料，近年来在航空航天、汽车制造、体育用品等领域得到了广泛应用。

本文将对碳纤维的相关知识进行总结，包括碳纤维的定义、结构、特性、生产工艺、应用领域等方面。

二、碳纤维的定义与结构1. 定义碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维。

它主要由碳原子构成，具有稳定的层状结构，是一种微晶石墨材料。

2. 结构碳纤维的结构主要由以下几部分组成：（1）碳原子：碳纤维的基本组成单位，通过共价键连接形成稳定的层状结构。

（2）石墨层：碳原子在晶体中被键合在一起，形成平面状的石墨层。

（3）碳纤维晶粒：石墨层之间通过范德华力相互连接，形成碳纤维晶粒。

（4）碳纤维晶界：晶粒之间的界面，起到传递载荷的作用。

三、碳纤维的特性1. 高强度、高模量碳纤维具有高强度、高模量的特性，其拉伸强度可以达到钢铁的7-9倍，而比重仅为钢材的1/4。

2. 耐高温、耐腐蚀碳纤维具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，可在高温、腐蚀性环境下使用。

3. 重量轻碳纤维的密度较小，仅为钢的1/4左右，具有良好的减重效果。

4. 耐冲击、抗疲劳碳纤维具有良好的耐冲击、抗疲劳性能，适用于承受动载荷的场合。

5. 耐热膨胀碳纤维的热膨胀系数较小，具有良好的耐热膨胀性能。

四、碳纤维生产工艺碳纤维的生产工艺主要包括以下四个步骤：1. 聚合：以聚丙烯腈（PAN）为原料，通过聚合反应生成聚丙烯腈树脂。

2. 纺丝：将聚丙烯腈树脂进行熔融纺丝，得到碳纤维原丝。

3. 预氧化：将碳纤维原丝进行氧化处理，生成预氧化纤维。

4. 碳化：将预氧化纤维在高温、无氧环境下进行碳化处理，得到碳纤维。

五、碳纤维的应用领域1. 航空航天碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天领域，如飞机、卫星、火箭等。

2. 汽车制造碳纤维在汽车制造领域主要用于轻量化车身、高性能轮胎等部件，以提高汽车性能。

3. 体育用品碳纤维具有良好的减震、抗冲击性能，广泛应用于高尔夫球杆、自行车、羽毛球拍等体育用品。

碳纤维

二﹑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。
1 ﹑结构单元
碳纤维：乱层石墨结构
2 ﹑皮芯层结构
CF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。
2﹑碳纤维的化学性能
1）耐酸性能好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等介质侵蚀。将碳纤维放在浓度为50%的盐酸、硫酸、磷酸中，200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化；在50%浓度的硝酸中只是稍有膨胀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金。 2）此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
七﹑碳纤维的应用
碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，除少量纤维以碳元素形态存在，大多制成先进的复合材料广泛应用于土木建筑、航空航天、体育用品和交通运输领域等。
1﹑土木建筑
2﹑航空航天
3﹑体育用品和交通运输
碳纤维的加工方法
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机纤维为原料，采用间接方法来制造。常用的有两种：干喷湿纺法射频法
1.干喷湿纺法
干喷湿纺法即干湿法，是指纺丝液经喷丝孔喷出后，先经过空气层(亦叫干段)，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条。干喷湿纺装置常为立式喷丝机，从喷丝板喷出的纺丝液细流经空气段(干段) 后进入凝固浴，完成干喷湿纺过程；再经导向辊、离浴辊引m的丝条经后处理得到 P A N纤维。
利用干喷湿纺法纺出的原丝和所制碳纤维表面较平滑而无沟槽。与纯湿纺相比，干喷湿纺可纺出较高密度且无明显皮芯结构的原丝，大幅提高了纤维的抗拉强度，可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。

碳纤维资料总结

碳纤维资料总结本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March读《碳纤维及石墨纤维》总结一、碳纤维和石墨纤维的发展概况1.研究碳纤维的先驱：1860年，英国人约琴夫•斯旺（J. Swan）用碳丝制作灯泡的灯丝，早于美国人爱迪生（T. A. Edsion）。

斯旺未能解决灯泡的真空问题，爱迪生解决的真空问题。

斯旺提出利用孔口挤压纤维素成纤维技术，为后来的合成纤维提供启示。

2.聚丙烯腈基碳纤维的发明者：进藤昭男（日本大阪工业技术试验所）从事碳素的崩散现象和崩散素胶状粒子的研究以及反应堆所用碳材料中微量彭元素的去除。

进一步，他研究了民用腈纶在一些列热处理过程中物性和结构的变化，即开始研制PAN基碳纤维。

研究结论是PAN纤维需要经氧化处理才能得到碳纤维，确定了制取PAN基碳纤维的基本工艺流程，即氧化和碳化。

但未能制造性能好的碳纤维。

英国人瓦特（W. Watt）在预氧化的过程中施加张力牵引打通了制取高性能碳纤维的流程工艺，从此牵伸贯穿于氧化和碳化的始终，成为制造碳纤维最重要的工艺参数。

目前，牵张力已细化和量化，在不同热处理过程中施加适量的牵张力，以满足结构的转化。

3.从东丽公司碳纤维发展历程看原丝的重要性：日本东丽公司在碳纤维的质量和产量均位于世界之首。

公司发展启示：原丝是制取高性能碳纤维的前提。

1962年，公司采用民用腈纶为原丝，但生产不出质量较好的碳纤维。

1967年，研究适合制造碳纤维的共聚原丝，把提高PAN（聚丙烯腈）原丝质量放在第一位。

目前主要经营T300（碳纤维，300为拉伸强度3Gpa），M40（石墨纤维,拉伸模量40Gpa）。

1981年，波音公司提出高强度、大伸长的碳纤维需求，制造大型客机的一次结构材料。

1984年，东丽公司成功研制T800，满足波音公司需求。

1986年，研制T1000；1992年，研制了M70J。

碳纤维相关知识

碳纤维结构与特性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。

每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。

在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。

两者差别在于层与层之间的连结。

石墨是晶体结构，它的层间连结松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。

这样便防止滑移增强物质强度。

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，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230~430Gpa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2000Mpa • g-1 cm3以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa • g-1 cm3左右，其比模量也比钢高。

材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，贝y构件的刚度愈大。

小直径气相生长碳纤维的强度比大直径的强度要大。

一般碳纤维的密度为1750 kg/m3。

导热能力高但导电能力差，碳纤维的比热容量亦比铜低。

当加热的时候，碳纤维会变厚而短。

碳纤维(carb on fiber)不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

与传统的玻璃纤维(GF相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。

有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。

化学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。

第四章碳纤维

碳纤维结构是高倍拉伸的、沿轴向择优取向的原纤维和空穴构成的高度有序织态结构。影响碳纤维强度的重要因素是纤维中的缺陷。碳纤维中的缺陷主要来自两方面，一方面是原丝带来的缺陷，另一方面是炭化过程中产生的缺陷。原丝带来的缺陷在炭化过程中可能消失小部分，而大部分将保留下来，变成碳纤维的缺陷。同时，在炭化过程中，由于大量的元素以及各种气体的形成逸出，使纤维表面和内部形成空穴和缺陷。
碳纤维的用途
1．用作为耐热保温材料； 2．用作发热材料； 3．导电材料方面的应用，制作导电纸作为高压电的外表保护层，消除静电； 4．作为生产炭石墨制品的增强材料； 5．作为耐腐蚀的化工材料； 6．高强度低比重的复合材料。
第二节碳纤维的结构和性能
1．碳纤维的结构
碳纤维的结构决定于原丝结构和炭化工艺。对有机纤维进行预氧化、炭化等工艺处理，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。在碳纤维形成过程中，随着原丝的不同，质量损失可达10~80％，形成了各种微小的缺陷。但无论用哪种材料，高模量的碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行的取向。
炭布
用PAN基碳纤维编织而成，分为发热体碳布和保温碳布，也作为碳/碳复合材料的增强材料。用于各种真空炉的发热体，是一种性能优异的隔热保温材料。
炭毡
采用PAN纤维为原料，针刺成毡, 经预氧化、碳化等生产过程而得，是新型高温隔热材料，广泛应用于各种真空电阻炉、感应炉、烧结炉内，隔热效果优良。并可用于高温气体及熔融金属的过滤、电解电极、低温工程隔热等方面
碳纤维属于无机纤维，主要特点是耐高温、质轻、有很高的抗拉强度和弹性模量，不单独使用，一般是加入到树脂、金属或陶瓷基体中制成复合材料，用于制造宇宙飞船、火箭、导弹、高速飞机及大型客机的外壳，此外，这种复合材料还用于原子能、机电、化工、冶金、运输等工业部门及体育运动器具。