碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維 ,。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 ,。通用型碳纖維強度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右,。高性能型碳纖維又分為高強型(強度2000MPa,、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強度大于4000MPa的又稱為超高強型,;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,一般不單獨使用,,多作為增強材料加入到樹脂,、金屬、陶瓷,、混凝土等材料中,,構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強的復(fù)合材料可用作飛機結(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、機動船、工業(yè)機器人,、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封鎖政策,, 1994年3月,,COCOM雖然已解散,但禁運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。