碳纤维的起源
1880年，美国发(fa)明家爱(ai)迪生首先将竹(zhu)子纤(xian)(xian)(xian)维(wei)碳(tan)化(hua)成丝(si)，作(zuo)为电灯泡内发(fa)光灯丝(si)，开启(qi)了(le)碳(tan)纤(xian)(xian)(xian)维(wei)（CarbonFiber，简称CF）的(de)(de)先河。碳(tan)纤(xian)(xian)(xian)维(wei)用于结构(gou)材料的(de)(de)首创者，则以(yi)美国UnionCarbide公司（U.C.C.）为代表，于1959年以(yi)螺距纤(xian)(xian)(xian)维(wei)为原料，经(jing)过数千百度(du)(du)的(de)(de)高温(wen)碳(tan)化(hua)后(hou)，得到(dao)弹(dan)性(xing)率约(yue)40GPa，强度(du)(du)约(yue)为0.7GPa的(de)(de)碳(tan)纤(xian)(xian)(xian)维(wei)；1965年该公司又用相同(tong)原料于3000℃高温(wen)下延(yan)伸，开发(fa)出丝(si)状高弹(dan)性(xing)石墨化(hua)纤(xian)(xian)(xian)维(wei)，弹(dan)性(xing)率约(yue)500GPa，强度(du)(du)约(yue)为2.8GPa。
1961年，日(ri)本大(da)阪工业技术试(shi)验所进藤(teng)召男博士，以(yi)Polyacrylonitrile（简称PAN）聚丙烯腈为原(yuan)料，经过氧(yang)化(hua)与数(shu)千度的碳化(hua)工序后，得(de)到弹(dan)性(xing)率为
160GPa、强度为0.7GPa的(de)碳(tan)纤维。
1962年(nian)，日本碳(tan)化(hua)公(gong)司（NipponCarbonCo.）用(yong)PAN为原(yuan)料(liao)，制得低弹(dan)(dan)性系数（L.M.）碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)。东丽公(gong)司亦以(yi)(yi)PAN纤(xian)(xian)维(wei)为原(yuan)料(liao)，开发(fa)了(le)高强(qiang)度CF，弹(dan)(dan)性率(lv)约为230GPa，强(qiang)度约为2.8GPa，并于(yu)1966年(nian)起(qi)达到每月量产1吨(dun)的(de)规模，与(yu)此同时(shi)他(ta)们(men)还开发(fa)了(le)碳(tan)化(hua)温度2000℃以(yi)(yi)上(shang)的(de)高弹(dan)(dan)性率(lv)CF，弹(dan)(dan)性率(lv)约400GPa，强(qiang)度约为2.0GPa。PAN系碳(tan)纤(xian)(xian)维(wei)产量于(yu)1992年(nian)已(yi)达6500吨(dun)／年(nian)，至2000年(nian)已(yi)超过1万(wan)t/a以(yi)(yi)上(shang)。
虽然(ran)碳纤维需(xu)求量(liang)逐渐(jian)扩大，但(dan)于1991年冷战结束后，军事(shi)用(yong)途使(shi)用(yong)量(liang)萎缩，又因经济萧条，供需(xu)失去平衡，产业受到冲击。然(ran)而，美(mei)国(guo)波音公(gong)司新(xin)锐机型(xing)B777的(de)生产，加上土木、建筑、汽车与复合材料应用(yong)领域的(de)扩大，使(shi)得碳纤维产业逐渐(jian)缓步成(cheng)长(zhang)。
碳纤维的种类
经(jing)高(gao)(gao)(gao)温处理(li)后，其(qi)含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)超过90％以上的纤(xian)维(wei)材(cai)料(liao)，称之为(wei)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)。碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)的分类(lei)有(you)许多方(fang)法(fa)，可依原料(liao)、性(xing)(xing)(xing)能、形态(tai)来进(jin)行分类(lei)。若依原料(liao)可分为(wei)聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)；沥(li)青(qing)（Pitch）系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)。其(qi)中聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)具(ju)有(you)高(gao)(gao)(gao)强(qiang)度、高(gao)(gao)(gao)弹性(xing)(xing)(xing)率的性(xing)(xing)(xing)质，在航空器材(cai)、体(ti)育、休闲娱乐等(deng)领域大范围使用。沥(li)青(qing)（Pitch）系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)具(ju)有(you)的高(gao)(gao)(gao)弹性(xing)(xing)(xing)模(mo)量(liang)(liang)、高(gao)(gao)(gao)导热性(xing)(xing)(xing)等(deng)特性(xing)(xing)(xing)是聚丙烯腈系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)所达不到(dao)的，通(tong)常以长纤(xian)维(wei)形态(tai)被利用。由(you)于沥(li)青(qing)系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)为(wei)高(gao)(gao)(gao)模(mo)量(liang)(liang)级纤(xian)维(wei)，比(bi)弹性(xing)(xing)(xing)模(mo)量(liang)(liang)显著优良，故适合于支配刚性(xing)(xing)(xing)结(jie)构物轻量(liang)(liang)化并赋(fu)予其(qi)结(jie)构刚性(xing)(xing)(xing)。另外(wai)，沥(li)青(qing)系(xi)(xi)(xi)碳(tan)(tan)纤(xian)维(wei)具(ju)有(you)高(gao)(gao)(gao)导热性(xing)(xing)(xing)、低电阻、低热线性(xing)(xing)(xing)膨胀(zhang)率及化学稳(wen)定性(xing)(xing)(xing)好(hao)等(deng)特性(xing)(xing)(xing)。
依机械性(xing)能可分为超高弹(dan)性(xing)率(lv)碳纤(xian)(xian)维(UHM类(lei)型(xing)(xing))，弹(dan)性(xing)率(lv)600GPa以(yi)(yi)(yi)上，强度(du)(du)2500MPa以(yi)(yi)(yi)上；高弹(dan)性(xing)率(lv)碳纤(xian)(xian)维(HM类(lei)型(xing)(xing))，弹(dan)性(xing)率(lv)350GPa～600GPa，强度(du)(du)2500MPa以(yi)(yi)(yi)上；中弹(dan)性(xing)率(lv)碳纤(xian)(xian)维(IM类(lei)型(xing)(xing))，弹(dan)性(xing)率(lv)280GPa～350GPa，强度(du)(du)3500MPa以(yi)(yi)(yi)上；标准弹(dan)性(xing)率(lv)类(lei)型(xing)(xing)碳纤(xian)(xian)维(HT类(lei)型(xing)(xing))，弹(dan)性(xing)率(lv)200GPa～280GPa，强度(du)(du)2500MPa以(yi)(yi)(yi)上；低弹(dan)性(xing)率(lv)碳纤(xian)(xian)维(LM类(lei)型(xing)(xing))，弹(dan)性(xing)率(lv)200GPa以(yi)(yi)(yi)下，强度(du)(du)3500MPa以(yi)(yi)(yi)下。
