碳纖維是什么

碳纖維是復(fù)合材料

碳纖維是一種纖維狀碳材料.它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電,具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料.用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料所做的飛機(jī)不但輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音小;用碳纖維制電子計(jì)算機(jī)的磁盤,能提高計(jì)算機(jī)的儲存量和運(yùn)算速度;用碳纖維增強(qiáng)塑料來制造衛(wèi)星和火箭等宇宙飛行器,機(jī)械強(qiáng)度高,質(zhì)量小,可節(jié)約大量的燃料.1999年發(fā)生在南聯(lián)盟科索沃的戰(zhàn)爭中,北約使用石墨炸彈破壞了南聯(lián)盟大部分電力供應(yīng),其原理就是產(chǎn)生了覆蓋大范圍地區(qū)的碳纖維云,這些導(dǎo)電性纖維使供電系統(tǒng)短路.

目前,人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維,只能采用一些含碳的有機(jī)纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)做原料,將有機(jī)纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起,放在稀有氣體的氣氛中,在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱炭化而成

碳纖維是纖維狀的碳材料,其化學(xué)組成中含碳量在90%以上.由于碳的單質(zhì)在高溫下不能熔化(在3800K以上升華),而在各種溶劑中都不溶解,所以迄今無法用碳的單質(zhì)來制碳纖維.

碳纖維可通過高分子有機(jī)纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來制取.上前世界上產(chǎn)生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的.其產(chǎn)生的步驟為A預(yù)氧化:在空氣中加熱,維持在200-300度數(shù)十至數(shù)百分鐘.預(yù)氧化的目的為使聚丙烯腈的線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu),以使其在高溫碳化時(shí)不熔不燃而保持纖維狀態(tài).B碳化:在惰性氣氛中加熱至1200-1600度,維持?jǐn)?shù)分至數(shù)十分鐘,就可生成產(chǎn)品碳纖維;所用的惰性氣體可以是高純的氮?dú)?、氬氣或氦?但一般多用高純氮?dú)?C石墨化:再在惰性氣氛(一般為高純氬氣)加熱至2000-3000度,維持?jǐn)?shù)秒至數(shù)十秒鐘;這樣生成的碳纖維也稱石墨纖維.

碳纖維有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長的纖維的克數(shù)),一般僅約為19克;拉力高達(dá)300KG/MM2;還有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電、傳熱、彭脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能.目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優(yōu)異性能.

目前,碳纖維主要是制成碳纖維增強(qiáng)塑料來應(yīng)用.這種增強(qiáng)塑料比鋼、玻璃鋼更優(yōu)越,用途非常廣泛,如制造火箭、宇宙飛船等重要材料;制造噴氣式發(fā)動機(jī);制造耐腐蝕化工設(shè)備等.

羽毛球:現(xiàn)在大部分羽毛球拍桿由碳纖維制成.

【碳纖維】

carbonfibre

含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維.其中含碳量高于99%的稱石墨纖維.碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,無蠕變,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,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好.但其耐沖擊性較差,容易損傷,在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化,與金屬復(fù)合時(shí)會發(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

碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得;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(qiáng)度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右.高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型(強(qiáng)度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上).強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型;模量大于450GPa的稱為超高模型.隨著航天和特種工業(yè)的發(fā)展,還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維,其延伸率大于2%.用量最大的是聚丙烯腈基碳纖維.

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料.碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨(dú)使用,多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料.碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、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)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等.

碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經(jīng)氧化、炭化等過程制得的含碳量為90%以上的纖維.

碳纖維是什么材料

carbonfiber,具有許多優(yōu)良性能,軸向強(qiáng)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.

與玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出.

同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比,在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn),可以稱為新材料之王.

有許多同胞兄弟,像聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維等,在世界各地比較活躍的主要是聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維這兩兄弟.

因?yàn)樾阅芴貏e突出,所以在各行各業(yè)大家都能運(yùn)用到,例如:已在特種及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用.從航天、特種、汽車、電子、機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動器材和休閑用品等.碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等特種領(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)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等.球棒等體育領(lǐng)域.我是典型的高科技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料.

2011開始,碳纖維與5elem組成了一個(gè)新的團(tuán)隊(duì),團(tuán)隊(duì)名字叫EleHPC,在很多領(lǐng)域都能看到碳纖維的身影,像筆記本、汽車、無人機(jī)、智能機(jī)器人、工業(yè)設(shè)備上.

碳纖維材料是什么

碳纖維材料又被稱為碳纖維原料.碳纖維,又稱碳化纖維,泛指一些以碳纖維編織或多層復(fù)合而成的材料.因?yàn)樗州p又堅(jiān)硬,所以它的用途很廣泛.

物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)特性是前面為直徑6微米的碳纖維與后面人類頭發(fā)的比較每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成,直徑大約5至8微米;在原子層面的碳纖維跟石墨很相近,是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成;一般碳纖維的密度為1750kg/m3.

導(dǎo)熱能力高但傳電能力低,碳纖維的比熱容量亦比銅低;當(dāng)加熱的時(shí)候,碳纖維會變厚而短;雖然碳纖維的天然顏色是黑色,但可以把它染上不同的顏色

碳纖維主要原材料是什么?

碳纖維主要原材料是石墨微晶.

碳纖維(carbonfiber,簡稱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,在特種特種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.