什么是碳纤维

1. 碳纤维的概念

碳纤维，英文为Carbon Fiber，简称CF。碳纤维是指由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。是一种含碳量在90%以上的高分子纤维状碳材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的； 只有在碳化过程中不熔融，不剧烈分解的有机纤维才能作为CF的原料。 有些纤维要经过予氧化处理后才能满足这个要求。

2．碳纤维的结构

碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间。目前公认的碳纤维结构是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成。微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺相关。

3．碳纤维化复合材料的优缺点

优点：

⑴ 强度和弹性系数高、比重小（轴向强度和模量高）

⑵疲劳强度高（耐疲劳性好）

⑶比金属的震动衰减性好

⑷潜变小（无蠕变）

⑸耐摩耗性佳，摩擦系数小

⑹ 热的扭安定性良好

⑺ 极低温度下的热传导性小

⑻ 耐腐蚀及耐化学性优异

⑼ 具有导电性但为非磁性体

⑽ X光射线的透过性大

⑾ 具有电波的遮蔽性

⑿ 比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好

缺点：

⑴破坏伸度小，有剪断或钻孔时，静力强度就会大幅度下降，而且耐冲击强度低；

⑵和纤维方向相比，非纤维方向及层间的物性低落，在破坏前和纤维方向成90度的横方向会龟裂，受冲击时会产生层间剥离，因此受冲击后残存强度低落；

⑶在吸湿情况下，高温时的物性低落。

⑷在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。

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