复合材料第八章-碳纤维
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2
主要英文词汇： Chemical vapour deposition---化学气相沉积（CVD） Carbon Fibre---碳纤维 Polyacryonitrile---聚丙烯腈, 简写为PAN） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
参考教材或资料：
1、复合材料学----周祖福 （武汉理工大学出版社，2004年） 2、现代复合材料----陈华辉 邓海金 李 明 （中国物质出版社,1998） 3、复合材料概论----王荣国 武卫莉 （哈尔滨工业大学出版社,1999） 4、复合材料--------吴人洁（天津大学出版社,2000） 5、复合材料科学与工程---倪礼忠,陈麒(科学出版社,2002) 6、复合材料及其应用—尹洪峰,任耘（陕西科学技术出版社,2003） 7、高性能复合材料学---郝元恺,肖加余 (化学工业出版社,2004) 8、新材料概论--- 谭毅, 李敬锋(冶金工业出版社,2004) 9、先进复合材料----鲁 云 朱世杰 马鸣图 （机械工业已出版社,2004） 10、复合材料--------周曦亚（化学工业出版社,2005）
31
以沥青为原料制造碳纤维：原料丰富，可降低成本。
原料丰富，且属于综合利用，可以降低成本。 1. 一般功能沥青基碳纤维 各向同性沥青制造 2. 高性能沥青基碳纤维 含液晶中间相的各向异性沥青(蝶状液态结晶材料)制造 沥青是含有多种芳烃的缩聚物，属于低分子质量烃类。 这些化合物组成复杂，分子质量分布很宽，400～800，软化 点100℃～200℃。
12
11
2
材料刚度取决于原子之间的键，而键完全受轨道 电子排列所支配，与原子核无关。研制高比模量、 比强度的材料时，必选用质量轻的元素物质。 元素周期表前三位，氢、氦、锂，由于性质及现 有技术条件，不能选用； 硼纤维已开发成功并应用； 碳是第六号元素，引人注意。 碳原子量为12.011，60年代初热压法所制石墨构件 用于火箭发动机喷管，具有良好的耐腐蚀性能，高 顺纹强度及高温性能。 13
27
PAN分子结构加热时的变化 (a) 形成梯形结构；(b)形成氧键结构
28
2、碳化。 在400-1900度下的 惰性气氛中进行，碳 纤维生成的主要阶段， 此阶段去除了大量氮、 氢、氧等非碳元素， 改变了原PAN的结构， 形成了碳纤维。 碳化后，产率为 40-45%，碳纤维中含 碳量为95%左右，为 一种梯形聚合物，六 元环连接成的叠状结 构，具有很好的拉伸 强度。
9 10
碳纤维性能
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成 的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。 碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法 上看，它又不同于普通无机纤维。 ①碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性 高； ②化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所 有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。 碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻 止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。 以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比 铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之 一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多 方面有着广泛的用途。
15
8.2 碳纤维的分类与制造 8.2.1 碳纤维的分类：种类很多，一般根据原丝的类 型，碳纤维的性能、用途进行分类。 根据碳纤维的性能分类： (1) 高性能碳纤维 在高性能碳纤维中，有高强度碳纤维、高模量 碳纤维、中模量碳纤维等。 (2)低性能碳纤维 这类碳纤维中，有耐火纤维、碳质纤维、石墨 纤维等。
3 4
8、碳纤维 8.1 概述 碳纤维——由有机纤维或低分子烃气体原料在惰性气 氛中经高温(1500ºC)碳化而成的纤维状碳化合物，其 碳含量在90%以上。 特点：具有高的比强度和高模量，热膨胀系数小， 尺寸稳定性好。被大量用作复合材料的增强材料。 用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合 金高5倍，比强度高3倍以上，同时耐腐蚀、耐热冲击、 耐烧蚀性能均优越，因而在航空和航天工业中得到 应用并得到迅速发展。 5
金刚石 石墨六方晶体结构 石墨是层间六角网格碳原子组成。块状石墨密度2.15g/cm3 金刚石由四面体菱形空间六角网格碳组成，碳原子间是稳定 的sp3键，密度3.51g/cm3 材料的强度除决定于分子结构外，还决定于结构的完整性， 14 完整的结构将使材料具有高的强度。
石墨为六方晶体结构，石墨层面上的碳原子以短共 价键连接，沿着层面排布开，C-C距离为1.415埃米， 层-层间由范德华力连接，层间距离为3.3538埃米。 层面内键强度约为627KJ/mol，层-层间的粘合能只 有5.43KJ/mol。 弹性模量取决于原子间的作用力： 平行于层面施加应力时，拉伸共价键，高弹性模量； 垂直于层面施加应力时，层面结合力弱，低弹性模 量。 石墨巨大的分子结构边沿不整齐，边缘的缺陷可以 和-H、-OH、=O等键合，也可以同外部的原子键合。 材料的强度：由分子结构和结构完整性决定。
复合材料
第三部分 复合材料的增强材料
教学目的:通过本章的学习，初步掌握碳纤维的发展 史、碳纤维的定义、碳纤维的制备原理及方法、结 构与性能、表面处理工艺，碳纤维的主要应用。 重点内容: 1、碳纤维的制备原理。 2、碳纤维结构与性能的关系。 3、碳纤维表面处理的原因及工艺。
第八章 碳纤维
1
难点:碳纤维的制备原理。 熟悉内容:碳纤维的发展历史及应用。
22
以有机纤维为原料生产碳纤维的方法： 粘胶纤维为原料：多糖类化合物(C6H10O5)n,原丝具有 环状结构，可直接碳化或石墨化处理，制成碳纤维。 粘胶纤维属再生纤维素纤维。它是以天然纤维素 为原料，经碱化、老化、黄化等工序制成可溶性纤维 素黄酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制 成。采用不同的原料和纺丝工艺，可以分别得到普通 粘胶纤维，高湿模量粘胶纤维和高强力粘胶纤维等。 普通粘胶纤维具有一般的物理机械性能和化学性 能，又分棉型、毛型和长丝型，俗称人造棉、人造毛 和人造丝。
23
生产工艺：
---25-150度下，脱吸附水； ---150-240度下，纤维素环脱水； ---240-400度下，自由基反应，C-O、C-C键断，生成 H20、CO2等气体； ---400度以下，进行芳香化，放出氢气； ---升高温度，碳化和石墨化处理。 纤维素转化为碳纤维的过程中，纤维素质质量的 损失在90%以上。
21
有机纤维碳化法：先将有机纤维经过稳定化处理，变 成耐焰纤维，然后在惰性气氛中，于高温下焙烧碳化， 使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子，形成以碳为 主要成分的纤维状物，此法可制造连续长纤维。 原料：生产碳纤维的主要原料有粘胶纤维、沥青纤维、 聚丙烯腈纤维等。制造高强度、高模量碳纤维多选用 聚丙烯腈为原料。 要求：加热时不熔融，可牵伸，且碳纤维的产率高。 制造高强度、高模量碳纤维：聚丙烯腈为原料，但从 工艺及所得碳纤维的产率看，不是很理想。
24
4
以丙烯腈（PAN）为原料制造碳纤维：制造高强度、 高模量碳纤维。 PAN纤维由丙烯腈单体在引发剂作用下聚合并纺丝而 成，由于大量-CN的存在，大分子间的作用力强，又 无侧链，使预氧化和碳化生产周期长，成本高。
改进： 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。 共聚单体的选择： 与丙烯腈有相似竞聚率，并具有亲核基团的单体， 如丙烯酸、MMA、马来酸、衣康酸、丙烯酸酯类等。
19 20
8.2.2碳纤维的制造 碳纤维的制造：以碳为主要成分的纤维状材料。 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。 工艺：以有机物为原料， 采用间接法制造---气相法； ---有机纤维碳化法。 气相法：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，适用于晶须或短纤维， 不能制造连续长丝。
3、石墨化，碳化后纤维可经过石墨化，制造石墨纤 维。 在2500-3000度下，施加张力，并用保护气进行。 目的：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减少，以提高碳纤维的弹性模 量。
29
30
5
碳纤维（以PAN为原料） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
原丝 制造 安定 化 硫 酸 脱 氢 ， 桥 接 反 应 ， 嘧 啶 聚 合 物 碳化 在 氮 气 中 加 热 一 千 至 两 千 度 稳定 化 碳 、 氮 等 结 合 反 应 ， 脱 氢 反 应 精整 表面 处理 表 面 形 成 氢 氧 基 ， 或 涂 有 机 聚 合 物
7
----1963年英国航空材料研究所(Royal Aircraft Establishment，RAE)开发出高模量聚丙烯脂基碳 纤维； ----1965年日本群马大学试制成功以沥青或木质素 为原料的通用型碳纤维； ----1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维 Pitch-based carbon fiber的工业规模生产；
CH2
CH
C N
25 26
wk.baidu.com
碳纤维的制备过程： 1、预氧化：200-300度氧化气氛中，原丝受张力情况 下进行； 原因：PAN的Tg在100度以下，分解前会熔融，因 而不能直接在惰性气体中碳化； 通过预氧化，PAN的结构转为梯形六元环结构， 不容易熔融。 预氧化过程中，颜色由白色—黄色—棕褐色—黑 色，吸氧量8-10%。 PAN纤维原取向被破坏，分子链收缩，预氧化中 施加张力，限制了收缩，使环化结构在较高温度下择 向取向，提高了纤维的模量。
碳纤维的发展史： ---碳纤维（Carbon Fibre, CF或Cf）的开发历史可追 溯到19世纪末期，美国科学家爱迪生发明的白炽灯灯 丝；1880年，专利，制作碳丝并用于灯丝。
6
1
----真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出 现在二十世纪50年代末期。1950年，美国制造出具 有一定机械强度的碳纤维。 ----1959年美国联合碳化公司(Union Carbide Corporation，UCC)以粘胶纤维(Viscose firber)为原 丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维 (Rayon-based carbon firber)。 ----1962年日本炭素公司实现低模量聚丙烯脂基碳纤 维(Polyacry lontrile--based carbon firber，PANCF) 的工业化生产。
8
1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年， ----1968年美国金刚砂公司研制出商品名为“Kynol” 的酚醛纤维Phenolic fibers; ----1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维(Fibrous activated carbon)投放市场。 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％。 美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在 航空航天、体育用品和工业方面的需求比较均衡， 而日本则以体育器材为主。
17
3
纤维外观
短纤维 短切碳纤维和碳毡 长纤维 碳纤维长度可达几千米 二（双）向织物 布的叠层结构 将碳布折叠成一定的长、宽、高的形状 扭绳或编织绳 将数束单丝纤维合并成小股，以数 股或数十股进行扭编或编织，可制成粗细不等的圆形 或方形绳。 三向织物和多向织物
三向织物示意图 (a)平面图；(b)正交图；(c)立体图 碳纤维的三种编织结构
16
根据原丝的类型进行分类： 聚丙烯腈基 粘胶基 沥青基 木质素纤维基 其它有机纤维基 (各种天然纤维、 再生纤维、缩合多环芳香族合成纤维) 碳纤维等
根据碳纤维的用途进行分类： 受力结构用 耐焰碳纤维 活性（吸附活性）碳纤维 导电用碳纤维 润滑用碳纤维 耐磨用碳纤维 碳纤维：主要含有无定型碳，碳含量为95%，热处理 温度为1200-1500℃。 石墨纤维：含有较多的结晶碳，碳含量在99%以上， 热处理温度在2000℃以上。 制造纤维时的温度不同造成以上差别。 在美国，习惯将碳纤维成为石墨纤维。 18
主要英文词汇： Chemical vapour deposition---化学气相沉积（CVD） Carbon Fibre---碳纤维 Polyacryonitrile---聚丙烯腈, 简写为PAN） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
参考教材或资料：
1、复合材料学----周祖福 （武汉理工大学出版社，2004年） 2、现代复合材料----陈华辉 邓海金 李 明 （中国物质出版社,1998） 3、复合材料概论----王荣国 武卫莉 （哈尔滨工业大学出版社,1999） 4、复合材料--------吴人洁（天津大学出版社,2000） 5、复合材料科学与工程---倪礼忠,陈麒(科学出版社,2002) 6、复合材料及其应用—尹洪峰,任耘（陕西科学技术出版社,2003） 7、高性能复合材料学---郝元恺,肖加余 (化学工业出版社,2004) 8、新材料概论--- 谭毅, 李敬锋(冶金工业出版社,2004) 9、先进复合材料----鲁 云 朱世杰 马鸣图 （机械工业已出版社,2004） 10、复合材料--------周曦亚（化学工业出版社,2005）
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以沥青为原料制造碳纤维：原料丰富，可降低成本。
原料丰富，且属于综合利用，可以降低成本。 1. 一般功能沥青基碳纤维 各向同性沥青制造 2. 高性能沥青基碳纤维 含液晶中间相的各向异性沥青(蝶状液态结晶材料)制造 沥青是含有多种芳烃的缩聚物，属于低分子质量烃类。 这些化合物组成复杂，分子质量分布很宽，400～800，软化 点100℃～200℃。
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材料刚度取决于原子之间的键，而键完全受轨道 电子排列所支配，与原子核无关。研制高比模量、 比强度的材料时，必选用质量轻的元素物质。 元素周期表前三位，氢、氦、锂，由于性质及现 有技术条件，不能选用； 硼纤维已开发成功并应用； 碳是第六号元素，引人注意。 碳原子量为12.011，60年代初热压法所制石墨构件 用于火箭发动机喷管，具有良好的耐腐蚀性能，高 顺纹强度及高温性能。 13
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PAN分子结构加热时的变化 (a) 形成梯形结构；(b)形成氧键结构
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2、碳化。 在400-1900度下的 惰性气氛中进行，碳 纤维生成的主要阶段， 此阶段去除了大量氮、 氢、氧等非碳元素， 改变了原PAN的结构， 形成了碳纤维。 碳化后，产率为 40-45%，碳纤维中含 碳量为95%左右，为 一种梯形聚合物，六 元环连接成的叠状结 构，具有很好的拉伸 强度。
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碳纤维性能
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成 的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。 碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法 上看，它又不同于普通无机纤维。 ①碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性 高； ②化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所 有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。 碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻 止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。 以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比 铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之 一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多 方面有着广泛的用途。
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8.2 碳纤维的分类与制造 8.2.1 碳纤维的分类：种类很多，一般根据原丝的类 型，碳纤维的性能、用途进行分类。 根据碳纤维的性能分类： (1) 高性能碳纤维 在高性能碳纤维中，有高强度碳纤维、高模量 碳纤维、中模量碳纤维等。 (2)低性能碳纤维 这类碳纤维中，有耐火纤维、碳质纤维、石墨 纤维等。
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8、碳纤维 8.1 概述 碳纤维——由有机纤维或低分子烃气体原料在惰性气 氛中经高温(1500ºC)碳化而成的纤维状碳化合物，其 碳含量在90%以上。 特点：具有高的比强度和高模量，热膨胀系数小， 尺寸稳定性好。被大量用作复合材料的增强材料。 用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合 金高5倍，比强度高3倍以上，同时耐腐蚀、耐热冲击、 耐烧蚀性能均优越，因而在航空和航天工业中得到 应用并得到迅速发展。 5
金刚石 石墨六方晶体结构 石墨是层间六角网格碳原子组成。块状石墨密度2.15g/cm3 金刚石由四面体菱形空间六角网格碳组成，碳原子间是稳定 的sp3键，密度3.51g/cm3 材料的强度除决定于分子结构外，还决定于结构的完整性， 14 完整的结构将使材料具有高的强度。
石墨为六方晶体结构，石墨层面上的碳原子以短共 价键连接，沿着层面排布开，C-C距离为1.415埃米， 层-层间由范德华力连接，层间距离为3.3538埃米。 层面内键强度约为627KJ/mol，层-层间的粘合能只 有5.43KJ/mol。 弹性模量取决于原子间的作用力： 平行于层面施加应力时，拉伸共价键，高弹性模量； 垂直于层面施加应力时，层面结合力弱，低弹性模 量。 石墨巨大的分子结构边沿不整齐，边缘的缺陷可以 和-H、-OH、=O等键合，也可以同外部的原子键合。 材料的强度：由分子结构和结构完整性决定。
复合材料
第三部分 复合材料的增强材料
教学目的:通过本章的学习，初步掌握碳纤维的发展 史、碳纤维的定义、碳纤维的制备原理及方法、结 构与性能、表面处理工艺，碳纤维的主要应用。 重点内容: 1、碳纤维的制备原理。 2、碳纤维结构与性能的关系。 3、碳纤维表面处理的原因及工艺。
第八章 碳纤维
1
难点:碳纤维的制备原理。 熟悉内容:碳纤维的发展历史及应用。
22
以有机纤维为原料生产碳纤维的方法： 粘胶纤维为原料：多糖类化合物(C6H10O5)n,原丝具有 环状结构，可直接碳化或石墨化处理，制成碳纤维。 粘胶纤维属再生纤维素纤维。它是以天然纤维素 为原料，经碱化、老化、黄化等工序制成可溶性纤维 素黄酸酯，再溶于稀碱液制成粘胶，经湿法纺丝而制 成。采用不同的原料和纺丝工艺，可以分别得到普通 粘胶纤维，高湿模量粘胶纤维和高强力粘胶纤维等。 普通粘胶纤维具有一般的物理机械性能和化学性 能，又分棉型、毛型和长丝型，俗称人造棉、人造毛 和人造丝。
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生产工艺：
---25-150度下，脱吸附水； ---150-240度下，纤维素环脱水； ---240-400度下，自由基反应，C-O、C-C键断，生成 H20、CO2等气体； ---400度以下，进行芳香化，放出氢气； ---升高温度，碳化和石墨化处理。 纤维素转化为碳纤维的过程中，纤维素质质量的 损失在90%以上。
21
有机纤维碳化法：先将有机纤维经过稳定化处理，变 成耐焰纤维，然后在惰性气氛中，于高温下焙烧碳化， 使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子，形成以碳为 主要成分的纤维状物，此法可制造连续长纤维。 原料：生产碳纤维的主要原料有粘胶纤维、沥青纤维、 聚丙烯腈纤维等。制造高强度、高模量碳纤维多选用 聚丙烯腈为原料。 要求：加热时不熔融，可牵伸，且碳纤维的产率高。 制造高强度、高模量碳纤维：聚丙烯腈为原料，但从 工艺及所得碳纤维的产率看，不是很理想。
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以丙烯腈（PAN）为原料制造碳纤维：制造高强度、 高模量碳纤维。 PAN纤维由丙烯腈单体在引发剂作用下聚合并纺丝而 成，由于大量-CN的存在，大分子间的作用力强，又 无侧链，使预氧化和碳化生产周期长，成本高。
改进： 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。 共聚单体的选择： 与丙烯腈有相似竞聚率，并具有亲核基团的单体， 如丙烯酸、MMA、马来酸、衣康酸、丙烯酸酯类等。
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8.2.2碳纤维的制造 碳纤维的制造：以碳为主要成分的纤维状材料。 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。 工艺：以有机物为原料， 采用间接法制造---气相法； ---有机纤维碳化法。 气相法：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，适用于晶须或短纤维， 不能制造连续长丝。
3、石墨化，碳化后纤维可经过石墨化，制造石墨纤 维。 在2500-3000度下，施加张力，并用保护气进行。 目的：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减少，以提高碳纤维的弹性模 量。
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碳纤维（以PAN为原料） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
原丝 制造 安定 化 硫 酸 脱 氢 ， 桥 接 反 应 ， 嘧 啶 聚 合 物 碳化 在 氮 气 中 加 热 一 千 至 两 千 度 稳定 化 碳 、 氮 等 结 合 反 应 ， 脱 氢 反 应 精整 表面 处理 表 面 形 成 氢 氧 基 ， 或 涂 有 机 聚 合 物
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----1963年英国航空材料研究所(Royal Aircraft Establishment，RAE)开发出高模量聚丙烯脂基碳 纤维； ----1965年日本群马大学试制成功以沥青或木质素 为原料的通用型碳纤维； ----1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维 Pitch-based carbon fiber的工业规模生产；
CH2
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C N
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碳纤维的制备过程： 1、预氧化：200-300度氧化气氛中，原丝受张力情况 下进行； 原因：PAN的Tg在100度以下，分解前会熔融，因 而不能直接在惰性气体中碳化； 通过预氧化，PAN的结构转为梯形六元环结构， 不容易熔融。 预氧化过程中，颜色由白色—黄色—棕褐色—黑 色，吸氧量8-10%。 PAN纤维原取向被破坏，分子链收缩，预氧化中 施加张力，限制了收缩，使环化结构在较高温度下择 向取向，提高了纤维的模量。
碳纤维的发展史： ---碳纤维（Carbon Fibre, CF或Cf）的开发历史可追 溯到19世纪末期，美国科学家爱迪生发明的白炽灯灯 丝；1880年，专利，制作碳丝并用于灯丝。
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----真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出 现在二十世纪50年代末期。1950年，美国制造出具 有一定机械强度的碳纤维。 ----1959年美国联合碳化公司(Union Carbide Corporation，UCC)以粘胶纤维(Viscose firber)为原 丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维 (Rayon-based carbon firber)。 ----1962年日本炭素公司实现低模量聚丙烯脂基碳纤 维(Polyacry lontrile--based carbon firber，PANCF) 的工业化生产。
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1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年， ----1968年美国金刚砂公司研制出商品名为“Kynol” 的酚醛纤维Phenolic fibers; ----1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维(Fibrous activated carbon)投放市场。 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％。 美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在 航空航天、体育用品和工业方面的需求比较均衡， 而日本则以体育器材为主。
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纤维外观
短纤维 短切碳纤维和碳毡 长纤维 碳纤维长度可达几千米 二（双）向织物 布的叠层结构 将碳布折叠成一定的长、宽、高的形状 扭绳或编织绳 将数束单丝纤维合并成小股，以数 股或数十股进行扭编或编织，可制成粗细不等的圆形 或方形绳。 三向织物和多向织物
三向织物示意图 (a)平面图；(b)正交图；(c)立体图 碳纤维的三种编织结构
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根据原丝的类型进行分类： 聚丙烯腈基 粘胶基 沥青基 木质素纤维基 其它有机纤维基 (各种天然纤维、 再生纤维、缩合多环芳香族合成纤维) 碳纤维等
根据碳纤维的用途进行分类： 受力结构用 耐焰碳纤维 活性（吸附活性）碳纤维 导电用碳纤维 润滑用碳纤维 耐磨用碳纤维 碳纤维：主要含有无定型碳，碳含量为95%，热处理 温度为1200-1500℃。 石墨纤维：含有较多的结晶碳，碳含量在99%以上， 热处理温度在2000℃以上。 制造纤维时的温度不同造成以上差别。 在美国，习惯将碳纤维成为石墨纤维。 18