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。以前,,以美國為首的巴黎統(tǒng)籌委員會(COCOM),, 對當(dāng)時的社會主義國家實行禁運(yùn)封鎖政策, 1994年3月,,COCOM雖然已解散,,但禁運(yùn)封鎖的陰影仍籠罩在上空,先進(jìn)的碳纖維技術(shù)仍引不進(jìn)來,,特別是高性能PAN基原絲技術(shù),,即使我國進(jìn)入WTO,形勢也不會發(fā)生大的變化,。因此,,除了國人繼續(xù)自力更生發(fā)展碳纖維工業(yè)外,,別無其它選擇,。