炭纖維紙（carbon fiber paper）是指以炭纖維為增強劑的功能增強材料，基質為天然紙漿或合成紙漿，輔以黏合劑和填料經抄紙工藝而製得的紙狀複合材料。炭纖維與紙漿的性能千差萬別，兩者複合抄紙後性能互補，賦予紙多種功能，拓寬了紙的用途。炭纖維長度多用了3~6mm的短切纖維，紙漿可用天然纖維，也可用合成纖維紙漿。根據所抄紙的用途，採用不同的紙漿。
基本介紹
- 中文名：炭纖維紙
- 外文名：carbon fiber paper
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 基質：天然紙漿或合成紙漿
簡介,活性炭纖維,炭纖維紙的電學性能,炭纖維紙的透氣性,
簡介
炭纖維紙（carbon fiber paper）是指以炭纖維為增強劑的功能增強材料，基質為天然紙漿或合成紙漿，輔以黏合劑和填料經抄紙工藝而製得的紙狀複合材料。炭纖維與紙漿的性能千差萬別，兩者複合抄紙後性能互補，賦予紙多種功能，拓寬了紙的用途。炭纖維長度多用了3~6mm的短切纖維，紙漿可用天然纖維，也可用合成纖維紙漿。根據所抄紙的用途，採用不同的紙漿。
活性炭纖維
活性炭纖維(Activated Carbon Fiber, ACF)以其微小的孔徑尺寸、狹窄的孔徑分布、大的比表面積和表面含氧、氮或其它官能團等優異的性能在污水處理、水深度淨化、有機溶劑回收、氣體淨化、大容量雙層電容和燃料電池等方面得到了廣泛的研究，被認為是新世紀最有發展前景的吸附分離功能材料。但迄今為止，活性炭纖維的套用遠低於活性炭，雖然活性炭纖維價格較高是制約因素之一，但缺少對活性炭纖維的使用形態、再生與使用壽命、結構與化學改性及功能化等方面的研究也是影響其廣泛套用的一個原因。活性炭纖維的使用形態有氈、布和紙，在活性炭纖維氈和布方面已進行了較廣泛的研究和套用。
炭纖維紙的電學性能
炭纖維紙是由炭纖維和炭基體共同組成的一種多孔的炭/炭複合材料，基於其作為質子交換膜燃料電池擴散層的支撐材料，擔負著傳質和導電的雙重作用。所以，不但要求炭纖維紙具有較好的孔隙度，還必須具有良好的導電性。炭纖維紙的導電性主要由兩個方而的因素決定，一是炭纖維和炭基體粘接的緊密程度所導致的接觸電阻，二是炭纖維和炭基體木身的導電性能。而炭的導電性與炭的微觀結構和熱處理溫度直接相關。樹脂炭和炭纖維中的炭均為過渡態的難石墨化炭，此結構並非理想的石墨晶體結構，而是一類從非晶態的亂層結構向理想石墨晶體結構過渡的過渡態。與理想石墨晶體結構相比較，炭纖維紙的晶體結構具有以下特點：其六角網平而中存在空隙、位錯和雜質原子等各種缺陷；網平面發生扭曲，擇優取向性差；層間距大，在0.336-0.344nm之間；微晶尺寸小，一般不超過60nm。石墨化是由亂層結構向理想石墨晶體結構轉化的過程，其進程受石墨化處理溫度和保溫時間的控制。所以，研究石墨化溫度對炭纖維紙導電性能的影響有非常重要的意義。
炭纖維紙的透氣性
炭纖維紙的透氣性隨厚度的增加呈上升趨勢，厚度為110μm炭纖維紙的透氣性為3.5s；而當其厚度為170μm時，透氣性則變為8.5s，透氣性降低近60%，這說明炭纖維紙厚度是影響其透氣性的重要參數。這是因為隨著炭纖維紙厚度的增加，孔道增長，而且因為炭纖維紙內部包含炭纖維、樹脂炭和孔隙等多個部分，孔道形成複雜，因此，孔道增長的比例與厚度增長的比例不相同，大部分的孔道增長的比例更大。儘管體積密度相同，厚炭纖維紙和薄炭纖維紙的通道結構基木相同，但氣體穿透厚炭纖維紙的通道變長，通道的彎曲度也可能增加。
