碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4,，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上,，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼,。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上,，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高,，則構(gòu)件自重愈小,，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大,，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景,，綜觀多種新興的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料,、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能,， 不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代,。
顧名思義,，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,，是新一代增強(qiáng)纖維,。與傳統(tǒng)的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其3 倍多,；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比,，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機(jī)溶劑,、酸,、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃,。有學(xué)者在1981年將PAN基CF浸泡在強(qiáng)堿NaOH 溶液中,，時(shí)間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態(tài),。
碳纖維是含碳量高于90％的無機(jī)高分子纖維 ,。其中含碳量高于99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,，無蠕變,，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,，熱膨脹系數(shù)小,，耐腐蝕性好，纖維的密度低,，X射線透過性好,。但其耐沖擊性較差，容易損傷,，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化,，與金屬復(fù)合時(shí)會發(fā)生金屬碳化,、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此,，碳纖維在使用前須進(jìn)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(jīng)碳化制得,；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維,；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕（MPa）,、模量為100GPa左右,。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）,。強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型,；模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展,，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維,，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN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(dú)使用,，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬,、陶瓷,、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料,。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料,、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼,、機(jī)動船,、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等,。
碳纖維是軍民兩用新材料,，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料,。
50年代主要應(yīng)用在火箭、宇航及航空等尖端科學(xué),，到80年代被廣泛應(yīng)用于體育器械,、紡織、化工機(jī)械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,。同時(shí),，隨著高性能及超高性能的碳纖維的相繼出現(xiàn)，它應(yīng)用的范圍越來越廣,，如A380,、波音777、美國新型主戰(zhàn)坦克,，碳纖維比重占到15%以上,。同時(shí)，隨著碳纖維加工技術(shù)的普及,，它的應(yīng)用范圍自80年代起逐漸涉及到民用方面,。到目前為止，我國各種應(yīng)用占碳纖維率需求比例分別為體育30%,，航空10%,，工業(yè)60%。
體育用碳纖維主要應(yīng)用于高爾夫棒,、網(wǎng)球拍,、賽車、弓箭,、跳竿,、冰球棒、游艇,、賽艇,、滑翔機(jī)、人力飛機(jī),、帆船桅桿,、摩托車及登山用品，如登山杖,、滑雪杖,、攀巖頭盔等。
碳纖維有什么用途,？
