碳纖維的起源
1880年,，美國(guó)發(fā)明家愛迪生首先將竹子纖維碳化成絲，作為電燈泡內(nèi)發(fā)光燈絲,，開啟了碳纖維（CarbonFiber,，簡(jiǎn)稱CF）的先河。碳纖維用于結(jié)構(gòu)材料的首創(chuàng)者,，則以美國(guó)UnionCarbide公司（U.C.C.）為代表,，于1959年以螺距纖維為原料，經(jīng)過(guò)數(shù)千百度的高溫碳化后,，得到彈性率約40GPa,，強(qiáng)度約為0.7GPa的碳纖維；1965年該公司又用相同原料于3000℃高溫下延伸,，開發(fā)出絲狀高彈性石墨化纖維,，彈性率約500GPa，強(qiáng)度約為2.8GPa,。
1961年,，日本大阪工業(yè)技術(shù)試驗(yàn)所進(jìn)藤召男博士，以Polyacrylonitrile（簡(jiǎn)稱PAN）聚丙烯腈為原料,，經(jīng)過(guò)氧化與數(shù)千度的碳化工序后,，得到彈性率為
160GPa、強(qiáng)度為0.7GPa的碳纖維,。
1962年,，日本碳化公司（NipponCarbonCo.）用PAN為原料，制得低彈性系數(shù)（L.M.）碳纖維,。東麗公司亦以PAN纖維為原料,，開發(fā)了高強(qiáng)度CF，彈性率約為230GPa,，強(qiáng)度約為2.8GPa,，并于1966年起達(dá)到每月量產(chǎn)1噸的規(guī)模，與此同時(shí)他們還開發(fā)了碳化溫度2000℃以上的高彈性率CF,，彈性率約400GPa,，強(qiáng)度約為2.0GPa,。PAN系碳纖維產(chǎn)量于1992年已達(dá)6500噸／年，至2000年已超過(guò)1萬(wàn)t/a以上,。
雖然碳纖維需求量逐漸擴(kuò)大,，但于1991年冷戰(zhàn)結(jié)束后，軍事用途使用量萎縮,，又因經(jīng)濟(jì)蕭條,，供需失去平衡，產(chǎn)業(yè)受到?jīng)_擊,。然而，美國(guó)波音公司新銳機(jī)型B777的生產(chǎn),，加上土木,、建筑、汽車與復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,，使得碳纖維產(chǎn)業(yè)逐漸緩步成長(zhǎng),。
碳纖維的種類
經(jīng)高溫處理后，其含碳量超過(guò)90％以上的纖維材料,，稱之為碳纖維,。碳纖維的分類有許多方法，可依原料,、性能,、形態(tài)來(lái)進(jìn)行分類。若依原料可分為聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纖維,；瀝青（Pitch）系碳纖維,。其中聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纖維具有高強(qiáng)度、高彈性率的性質(zhì),，在航空器材,、體育、休閑娛樂(lè)等領(lǐng)域大范圍使用,。瀝青（Pitch）系碳纖維具有的高彈性模量,、高導(dǎo)熱性等特性是聚丙烯腈系碳纖維所達(dá)不到的，通常以長(zhǎng)纖維形態(tài)被利用,。由于瀝青系碳纖維為高模量級(jí)纖維,，比彈性模量顯著優(yōu)良，故適合于支配剛性結(jié)構(gòu)物輕量化并賦予其結(jié)構(gòu)剛性,。另外,，瀝青系碳纖維具有高導(dǎo)熱性、低電阻,、低熱線性膨脹率及化學(xué)穩(wěn)定性好等特性,。
依機(jī)械性能可分為超高彈性率碳纖維(UHM類型),，彈性率600GPa以上，強(qiáng)度2500MPa以上,；高彈性率碳纖維(HM類型),，彈性率350GPa～600GPa，強(qiáng)度2500MPa以上,；中彈性率碳纖維(IM類型),，彈性率280GPa～350GPa，強(qiáng)度3500MPa以上,；標(biāo)準(zhǔn)彈性率類型碳纖維(HT類型),，彈性率200GPa～280GPa，強(qiáng)度2500MPa以上,；低彈性率碳纖維(LM類型),，彈性率200GPa以下，強(qiáng)度3500MPa以下,。
