碳纤维是复合材料
碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)是一种(zhong)纤(xian)(xian)维(wei)状碳(tan)材(cai)(cai)料(liao)。它(ta)是一种(zhong)强度(du)(du)比钢(gang)的大(da)(da)、密(mi)度(du)(du)比铝(lv)的小(xiao)、比不(bu)锈钢(gang)还(hai)耐腐蚀(shi)、比耐热钢(gang)还(hai)耐高温(wen)、又能(neng)像(xiang)铜那样(yang)导电(dian)，具有许多宝贵的电(dian)学(xue)、热学(xue)和力学(xue)性能(neng)的新型(xing)材(cai)(cai)料(liao)。用(yong)碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)与塑(su)料(liao)制成(cheng)的复合(he)材(cai)(cai)料(liao)所做的飞(fei)机(ji)不(bu)但轻巧(qiao)，而且消(xiao)耗动力少(shao)，推力大(da)(da)，噪音小(xiao)；用(yong)碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)制电(dian)子计算(suan)机(ji)的磁盘(pan)，能(neng)提高计算(suan)机(ji)的储存(cun)量和运算(suan)速度(du)(du)；用(yong)碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)增强塑(su)料(liao)来(lai)制造(zao)卫星和火箭(jian)等宇(yu)宙飞(fei)行(xing)器，机(ji)械强度(du)(du)高，质(zhi)量小(xiao)，可节(jie)约(yue)大(da)(da)量的燃料(liao)。1999年(nian)发生在南联盟科索(suo)沃的战(zhan)争中，北约(yue)使用(yong)石墨炸(zha)弹破坏了南联盟大(da)(da)部分电(dian)力供应，其原理就(jiu)是产(chan)生了覆盖大(da)(da)范围(wei)地区的碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)云，这(zhei)些导电(dian)性纤(xian)(xian)维(wei)使供电(dian)系统(tong)短路。
目前(qian)，人(ren)们还(hai)不(bu)能(neng)直(zhi)接用碳或石墨来抽(chou)成(cheng)碳纤(xian)维(wei)，只能(neng)采(cai)用一(yi)些含碳的有机纤(xian)维(wei)（如(ru)尼(ni)龙丝(si)、腈纶丝(si)、人(ren)造丝(si)等(deng)）做原(yuan)料，将有机纤(xian)维(wei)跟塑料树脂(zhi)结合在(zai)一(yi)起，放在(zai)稀有气体的气氛中，在(zai)一(yi)定压强下强热炭化而成(cheng)
碳纤维是纤维状(zhuang)的碳材料，其化学组成中(zhong)含(han)碳量在90%以(yi)上(shang)(shang)。由于碳的单质(zhi)(zhi)在高温下不能熔化（在3800K以(yi)上(shang)(shang)升华），而在各(ge)种溶剂中(zhong)都不溶解，所以(yi)迄今(jin)无法(fa)用(yong)碳的单质(zhi)(zhi)来(lai)制碳纤维。
碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)可(ke)通(tong)过(guo)高分(fen)(fen)(fen)(fen)子有(you)机(ji)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)的(de)(de)(de)固(gu)相碳(tan)化(hua)或(huo)低分(fen)(fen)(fen)(fen)子烃类的(de)(de)(de)气(qi)(qi)相热(re)(re)解来制取。上前世界上产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)销(xiao)售的(de)(de)(de)碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)绝大部分(fen)(fen)(fen)(fen)都是(shi)用聚(ju)丙(bing)(bing)烯腈(jing)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)的(de)(de)(de)固(gu)相碳(tan)化(hua)制得的(de)(de)(de)。其(qi)产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)步骤为(wei)A预氧化(hua)：在空气(qi)(qi)中加热(re)(re)，维(wei)(wei)持在200-300度数(shu)十至(zhi)数(shu)百分(fen)(fen)(fen)(fen)钟。预氧化(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)为(wei)使聚(ju)丙(bing)(bing)烯腈(jing)的(de)(de)(de)线型(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)子链转化(hua)为(wei)耐热(re)(re)的(de)(de)(de)梯型(xing)(xing)结构，以(yi)使其(qi)在高温碳(tan)化(hua)时不熔不燃而(er)保持纤(xian)(xian)维(wei)(wei)状态。B碳(tan)化(hua)：在惰(duo)性(xing)气(qi)(qi)氛中加热(re)(re)至(zhi)1200-1600度，维(wei)(wei)持数(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)至(zhi)数(shu)十分(fen)(fen)(fen)(fen)钟，就可(ke)生(sheng)成产(chan)品碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)；所用的(de)(de)(de)惰(duo)性(xing)气(qi)(qi)体(ti)可(ke)以(yi)是(shi)高纯的(de)(de)(de)氮气(qi)(qi)、氩气(qi)(qi)或(huo)氦气(qi)(qi)，但一般多用高纯氮气(qi)(qi)。C石墨(mo)化(hua)：再(zai)在惰(duo)性(xing)气(qi)(qi)氛（一般为(wei)高纯氩气(qi)(qi)）加热(re)(re)至(zhi)2000-3000度，维(wei)(wei)持数(shu)秒(miao)(miao)至(zhi)数(shu)十秒(miao)(miao)钟；这样生(sheng)成的(de)(de)(de)碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)也称石墨(mo)纤(xian)(xian)维(wei)(wei)。
碳纤维有(you)极好的(de)(de)(de)纤度(du)（纤度(du)的(de)(de)(de)表示法之一(yi)是9000米长的(de)(de)(de)纤维的(de)(de)(de)克(ke)数(shu)），一(yi)般仅(jin)约为(wei)19克(ke)；拉力高(gao)达300KG/MM2；还有(you)耐高(gao)温(wen)、耐腐(fu)蚀、导电、传热(re)、彭胀(zhang)系数(shu)小(xiao)等一(yi)系列优异性能(neng)。目前几乎没有(you)其他材料(liao)像碳纤维那样具有(you)那么(me)多(duo)的(de)(de)(de)优异性能(neng)。
目前，碳纤维主要(yao)是制(zhi)成碳纤维增强(qiang)塑(su)料(liao)来应用。这种增强(qiang)塑(su)料(liao)比钢、玻璃钢更(geng)优越，用途非(fei)常广泛，如制(zhi)造火箭、宇宙飞船等(deng)重要(yao)材料(liao)；制(zhi)造喷气式(shi)发动(dong)机；制(zhi)造耐腐蚀化工(gong)设备等(deng)。
羽(yu)毛球：现在大部分羽(yu)毛球拍杆由碳纤(xian)维制成。
【碳纤维 】
carbon fibre
含碳(tan)(tan)量高(gao)(gao)于90％的无(wu)机高(gao)(gao)分子纤(xian)维 。其中含碳(tan)(tan)量高(gao)(gao)于99％的称石墨纤(xian)维。碳(tan)(tan)纤(xian)维的轴向强(qiang)度和(he)模量高(gao)(gao)，无(wu)蠕变，耐(nai)疲劳性(xing)(xing)好，比热及导电性(xing)(xing)介于非金属和(he)金属之间，热膨胀系数小，耐(nai)腐蚀(shi)性(xing)(xing)好，纤(xian)维的密度低，X射线(xian)透过性(xing)(xing)好。但(dan)其耐(nai)冲击(ji)性(xing)(xing)较差，容易(yi)损(sun)伤，在(zai)强(qiang)酸作用(yong)下发生(sheng)氧化，与金属复合(he)时会发生(sheng)金属碳(tan)(tan)化、渗(shen)碳(tan)(tan)及电化学腐蚀(shi)现象。因(yin)此，碳(tan)(tan)纤(xian)维在(zai)使用(yong)前须进行表(biao)面处(chu)理(li)
碳纤(xian)(xian)维可分(fen)别用聚丙烯腈纤(xian)(xian)维、沥青纤(xian)(xian)维、粘胶丝(si)或酚醛纤(xian)(xian)维经碳化制得；按状态分(fen)为(wei)(wei)长丝(si)、短(duan)纤(xian)(xian)维和短(duan)切纤(xian)(xian)维；按力学性(xing)能(neng)分(fen)为(wei)(wei)通用型(xing)和高(gao)(gao)(gao)性(xing)能(neng)型(xing) 。通用型(xing)碳纤(xian)(xian)维强度(du)(du)为(wei)(wei)1000兆帕（MPa）、模(mo)(mo)量(liang)为(wei)(wei)100GPa左右。高(gao)(gao)(gao)性(xing)能(neng)型(xing)碳纤(xian)(xian)维又分(fen)为(wei)(wei)高(gao)(gao)(gao)强型(xing)（强度(du)(du)2000MPa、模(mo)(mo)量(liang)250GPa）和高(gao)(gao)(gao)模(mo)(mo)型(xing)（模(mo)(mo)量(liang)300GPa以上(shang)）。强度(du)(du)大(da)(da)(da)于4000MPa的(de)又称为(wei)(wei)超(chao)高(gao)(gao)(gao)强型(xing)；模(mo)(mo)量(liang)大(da)(da)(da)于450GPa的(de)称为(wei)(wei)超(chao)高(gao)(gao)(gao)模(mo)(mo)型(xing)。随着航(hang)天和航(hang)空工业的(de)发展，还出现了高(gao)(gao)(gao)强高(gao)(gao)(gao)伸(shen)型(xing)碳纤(xian)(xian)维，其延伸(shen)率大(da)(da)(da)于2％。用量(liang)最(zui)大(da)(da)(da)的(de)是聚丙烯腈基碳纤(xian)(xian)维。
碳纤维可加工(gong)成织(zhi)物(wu)、毡、席、带(dai)、纸及其他材(cai)料(liao)。碳纤维除(chu)用(yong)(yong)作(zuo)绝热保温材(cai)料(liao)外(wai)，一般不单独(du)使(shi)用(yong)(yong)，多作(zuo)为增强材(cai)料(liao)加入到树(shu)脂、金(jin)属、陶瓷、混凝土等(deng)材(cai)料(liao)中，构成复(fu)合材(cai)料(liao)。碳纤维增强的复(fu)合材(cai)料(liao)可用(yong)(yong)作(zuo)飞机(ji)(ji)结构材(cai)料(liao)、电磁屏蔽除(chu)电材(cai)料(liao)、人工(gong)韧带(dai)等(deng)身体代用(yong)(yong)材(cai)料(liao)以及用(yong)(yong)于制造火箭外(wai)壳、机(ji)(ji)动船、工(gong)业机(ji)(ji)器人、汽车板(ban)簧(huang)和驱(qu)动轴(zhou)等(deng)。
碳纤维 由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。
