碳纖維是什么材料

碳纖維（carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。

碳纖維材料特性有哪些

碳纖維物理特性

碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，碳纖維是一種的力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。碳纖維拉伸強(qiáng)度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于炭化處理的溫度。一般經(jīng)過(guò)高溫3000℃石墨化處理，密度可達(dá)2.0克每立方厘。再加上它的重量很輕，它的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強(qiáng)度是鐵的20倍。

碳纖維化學(xué)特性

碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相識(shí)，它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對(duì)一般堿性是惰性的。在空氣中溫度高于400℃時(shí)則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO與CO2。碳纖維對(duì)一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問(wèn)題。

有學(xué)者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液中，時(shí)間已過(guò)去30多年，它仍保持纖維形態(tài)。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，碳纖維的電動(dòng)勢(shì)為正值，而鋁合金的電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與與鋁合金組合應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。

碳纖維材料的分類

碳纖維按原料來(lái)源可分為聚丙烯腈基碳纖維、1K碳纖制作的管瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長(zhǎng)碳纖維；按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長(zhǎng)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(qiáng)度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強(qiáng)度大于4000兆帕的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450G帕的稱為超高模型。

工業(yè)生產(chǎn)中有哪些碳纖維制品

壓力容器

壓力容器采用碳纖維復(fù)合材料制作，主要用在汽車的壓縮天然氣罐上，而且還用在救火隊(duì)員的固定式呼吸器上。CNG罐源于美國(guó)和歐洲國(guó)家，日本和其他的亞洲國(guó)家也對(duì)這項(xiàng)應(yīng)用表現(xiàn)出了極大的興趣。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片

碳纖維在風(fēng)能、核能和太陽(yáng)能等新能源領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率超過(guò)3MW，葉片長(zhǎng)度超過(guò)40米時(shí)，傳統(tǒng)玻璃纖維復(fù)合材料的性能已經(jīng)趨于極限，采用碳纖維復(fù)合材料制造葉片是必要的選擇。只有碳纖維才能既減輕葉片的重量，又能滿足強(qiáng)度和剛度的要求。

碳纖維布

碳纖維布又稱碳素纖維布，碳纖布，碳布，碳纖維織物，碳纖維帶，碳纖維片材（預(yù)浸布）等 。 碳纖維布是一種單向碳纖維產(chǎn)品，通常采用12K碳纖維絲織造。重量最輕的是1K碳布，中國(guó)碳纖維車架單車、三角架基本使用3K碳布。1K碳纖維管材由于從碳絲的等級(jí)，樹(shù)脂的成分，碳布的密度，成型的壓力溫度等等工藝都非常嚴(yán)格，1K碳布價(jià)格是3K碳布的3倍。可提供兩種厚度：0.111mm（200g）和0.167mm（300g）。碳纖維布強(qiáng)度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。碳纖維廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。

碳纖維復(fù)合材料抽油桿

有關(guān)數(shù)據(jù)表明，至2008年有8%到10%更新或新增的抽油桿用碳纖維復(fù)合材料抽油桿取代，共需碳纖維320到420t。預(yù)測(cè)至2010年如果按15%的取代量計(jì)算，則碳纖維消耗量可達(dá)624噸。
1994年至2002年左右，碳纖維制作國(guó)家電網(wǎng)電纜的使用案例多處。同時(shí)，碳纖維發(fā)熱產(chǎn)品，碳纖維采暖產(chǎn)品，碳纖維遠(yuǎn)紅外也越來(lái)越多的被重視。

碳纖維工業(yè)用途在哪里？碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域

碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。從航天、航空、 汽車、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。球棒等體育領(lǐng)域。碳纖維是典型的高科技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料。