碳纖維的相關(guān)知識

碳纖維2013級紡織工程胡家豪走進碳纖維碳纖維（carbonfibre），是一種具有很高強度和模量的耐高溫纖維，為化纖的高端品種。顧名思義，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。它與傳統(tǒng)的玻璃纖維（GF）相比，楊氏模量（是描述固體材料抵抗形變能力的物理量）是其3倍多；它與凱芙拉纖維（KF-49）相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學(xué)者在1981年將PAN基CF浸泡在強堿NaOH溶液中，時間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態(tài)。碳纖維的特點碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維的分類碳纖維按原料來源可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維；按性能可分為通用型、高強型、中模高強型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強度大于4000兆帕的又稱為超高強型；模量大于450G帕的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。市場上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開，人們還不能直接用碳或石墨來制取，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）為原料，將有機纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維。碳纖維的制備方式工業(yè)化生產(chǎn)碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類，但主要生產(chǎn)前兩種碳纖維。由粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大，設(shè)備復(fù)雜，原料豐富碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其他方法簡單，產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。碳纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品碳纖維自行車

碳纖維布碳纖維板

碳纖維發(fā)熱體碳纖維加固

碳纖維復(fù)合材料汽車材料碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域航空航天應(yīng)用體育應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用其他領(lǐng)域碳纖維的發(fā)展前景國外世界碳纖維產(chǎn)量達(dá)到每年4萬噸以上，全世界主要是日本美國德國以及韓國等少數(shù)國家掌握了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù)，并且有規(guī)模化大生產(chǎn)。當(dāng)前，全球碳纖維核心技術(shù)被牢牢掌控在少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中。一方面，以美日為首的發(fā)達(dá)國家始終保持著對中國碳纖維行業(yè)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖；另一方面，國外碳纖維行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)開始進入中國市場，中國本土碳纖維企業(yè)的壓力大增。雖然中國加大了對碳纖維行業(yè)的引導(dǎo)和扶持力度，但在較大的技術(shù)差距下，國產(chǎn)碳纖維的突圍之路仍然坎坷。中國中國對碳纖維的研究開始于20世紀(jì)60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢，但也取得了一定成績。進入21世紀(jì)以來發(fā)展較快，安徽率先引進了500噸每年原絲、200噸每年P(guān)AN基碳纖維，使中國碳纖維工業(yè)進入了產(chǎn)業(yè)化。隨后一些地方相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。從2000年開始中國碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術(shù)，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)T700碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。隨著中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點扶持。2005年全球碳纖維市場僅為9億美元，而2013年達(dá)到100億美元，預(yù)計到2022年有望達(dá)到400億美元，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用也將進入全新的時代。中國碳纖維產(chǎn)業(yè)化采取自主開發(fā)和引進相結(jié)合的道路，到“十一五“末期基本實現(xiàn)了相當(dāng)于日本T300的國產(chǎn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)線，并且有一些企業(yè)已形成了T700以上水平的百噸生產(chǎn)線。2011年中國碳纖維市場規(guī)模達(dá)到6811噸，然而，受供應(yīng)不足的影響，國內(nèi)碳纖維市場發(fā)展相對較為緩慢，預(yù)計未來幾年，隨著供應(yīng)量的提升，中國碳纖維行業(yè)的需求量也將保持著較快速度的增長。技術(shù)的落后直接導(dǎo)致中國碳纖維產(chǎn)品質(zhì)量與進口產(chǎn)品之間的明顯差距，也極大地限制了國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。有數(shù)據(jù)顯示，中國碳纖維產(chǎn)品在應(yīng)用上集中于低端領(lǐng)域，在碳纖維質(zhì)量要求較高的航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用比例僅為3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到國際上碳纖維行業(yè)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用占比的平均水平;而在質(zhì)量要求相對較低的運動休閑用品領(lǐng)域，碳纖維的應(yīng)用比例卻高達(dá)80%左右，四倍于國際上碳纖維在運動休閑用品領(lǐng)域應(yīng)用的平均水平。但國產(chǎn)碳纖維落后的技術(shù)卻制約著中國碳纖維行業(yè)健康穩(wěn)健發(fā)展。謝謝觀賞碳纖維自行車碳纖維自行車（CarbonBike）主要是中高檔的競賽用自行車，作為新興材料，碳纖維主要應(yīng)用于車架（碳架）、前叉、輪組（碳刀車圈）等。碳纖維布碳纖維布又稱碳素纖維布、碳纖布、碳纖維編織布、碳纖維預(yù)浸布、碳纖維加固布、碳布、碳纖維織物、碳纖維帶、碳纖維片材（預(yù)浸布）等。碳纖維加固布是一種