碳纖維是什么 碳纖維的應用

碳纖維，指的是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術器材的優良材料。

碳纖維是什么

碳纖維主要由碳元素組成，具有耐高溫、抗摩擦、導熱及耐腐蝕等特性外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。

碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。碳纖維直徑只有5微米，相當于一根頭發絲的十到十二分之一，強度卻在鋁合金4倍以上。

碳纖維的應用

?航空航天?：碳纖維以其輕質和高強度的特性，被廣泛應用于飛機制造中，用于機身、機翼、尾翼等部件，有效減輕重量，提高燃油效率。

?壓力容器?：碳纖維復合材料因其優異的力學性能和耐腐蝕性能，被用于化工、石油、天然氣等行業的壓力容器制造。

?汽車?：碳纖維復合材料在汽車領域的應用日益廣泛，用于車身、底盤、發動機罩等部件，降低重量，提高剛性和抗沖擊性能。

?海洋?：碳纖維復合材料因其耐腐蝕性和抗疲勞性，被用于船舶制造、海洋油氣開采設備等。

?體育休閑用品?：碳纖維被用于釣魚竿、高爾夫球桿、自行車等體育用品中，提升產品的性能和用戶體驗。

碳纖維的性質

碳纖維的力學性能

碳纖維的力學性能主要包括高強度和高模量。其拉伸強度和模量隨著工藝和原絲結構的不同而變化，實際強度和模量通常低于理論值。纖維中的缺陷如結構不均、直徑變異、微孔、裂縫或溝槽、雜質等都會影響其強度。

碳纖維的物理性質

碳纖維的密度在1.5~2.0g/cm3之間，具有低電阻、高熱傳導系數、低熱膨脹系數等特性。其熱膨脹系數有各向異性特點，平行于纖維方向為負值，垂直方向為正值。碳纖維的比熱容為0.712kJ/(kgK)，在纖維方向上的熱導率可以超過銅，最高可以達到700W/(mK)。

碳纖維的化學性能

碳纖維的化學性質與碳相似，對一般酸堿多是惰性的，但在強氧化劑作用下會發生氧化。它具有很好的耐低溫性能，還能耐油、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。碳纖維在高于1500℃時強度才會下降，但不接觸空氣的情況下強度保持良好。