碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不鏽鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。用碳纖維與塑膠製成的複合材料所做的飛機不但輕巧，而且消耗動力少，推力大，噪音小；用碳纖維制電子計算機的磁碟，能提高計算機的儲存量和運算速度。
基本介紹
- 中文名：碳纖維
- 外文名：carbon fibre
基本簡介,主要概況,
基本簡介
合成碳釺。要製造高壓儲氣罐。首先知道碳釺的工藝流程。
用碳纖維增強塑膠來製造衛星和火箭等宇宙飛行器，機械強度高，質量小，可節約大量的燃料。1999年發生在南聯盟科索沃的戰爭中，北約使用石墨炸彈破壞了南聯盟大部分電力供應，其原理就是產生了覆蓋大範圍地區的碳纖維雲，這些導電性纖維使供電系統短路。
目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能採用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑膠樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱炭化而成
碳纖維是纖維狀的碳材料，其化學組成中含碳量在90%以上。由於碳的單質在高溫下不能熔化（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來制碳纖維。
碳纖維可通過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來製取。上前世界上產生的***的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化製得的。其產生的步驟為A預氧化：在空氣中加熱，維持在200-300度數十至數百分鐘。預氧化的目的為使聚丙烯腈的線型分子鏈轉化為耐熱的梯型結構，以使其在高溫碳化時不熔不燃而保持纖維狀態。B碳化：在惰性氣氛中加熱至1200-1600度，維持數分至數十分鐘，就可生成產品碳纖維；所用的惰性氣體可以是高純的氮氣、氬氣或氦氣，但一般多用高純氮氣。C石墨化：再在惰性氣氛（一般為高純氬氣）加熱至2000-3000度，維持數秒至數十秒鐘；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），一般僅約為19克；拉力高達300KG/MM2；還有耐高溫、耐腐蝕、導電、傳熱、彭脹係數小等一系列優異性能。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優異性能。
目前，碳纖維主要是製成碳纖維增強塑膠來套用。這種增強塑膠比鋼、玻璃鋼更優越，用途非常廣泛，如製造火箭、宇宙飛船等重要材料；製造噴氣式發動機；製造耐腐蝕化工設備等。
主要概況
碳纖維
carbon fibre
含碳量高於90%的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹係數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐衝擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，與金屬複合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理
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碳化製得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於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，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成複合材料。碳纖維增強的複合材料可用作飛機結構材料、電磁禁止除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
1、碳纖維介紹
碳纖維根據原料及生產方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。
2、環氧樹脂
不同類型的樹脂還可以保證其對砼具有良好的滲透作用，例如底塗樹脂；以及對碳纖維片與砼結構的粘接作用，例如環氧粘結樹脂等。
（1）環氧樹脂簡介
僅僅依靠碳纖維片本身並不能充分發揮其強大的力學特性及優越的耐久性能，只有通過環氧樹脂將碳纖維片粘附於鋼筋混凝土結構表面並與之緊密地結合在一起形成整體共同工作，才能達到補強的目的。因此，環氧樹脂的性能是重要的關鍵之一。環氧樹脂因類型不同而有不同的性能，適應於各個部位的不同要求。例如底塗樹脂對混凝土具有良好的滲透作用，能滲入到混凝土內一定深度；貼上碳纖維片的環氧樹脂易於"透"過碳纖維片，有很強的粘結力。依使用溫度的不同，樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。
2、碳纖維材料與其他加固材料對比
（1）抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。
（2）彈性模量：碳纖維複合材料的拉伸彈性模量高於鋼材，但芳綸和玻璃纖維複合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。
（3） 疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維複合材料的疲勞強度高於高強綱絲。金屬材料在交變應力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由於纖維與基體複合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內力再分配的可能性，複合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，並在破壞前有變形顯著的徵兆。
（4）重量：約為鋼材的五分之一。
（5）與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以貼上在各種形狀的結構表面，而板材更適用於規則構件表面。此外，由於貼上板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材
