碳纖維是什么 碳纖維的應(yīng)用

碳纖維，指的是含碳量在90%以上的高強(qiáng)度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經(jīng)高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術(shù)器材的優(yōu)良材料。

碳纖維是什么

碳纖維主要由碳元素組成，具有耐高溫、抗摩擦、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結(jié)構(gòu)沿纖維軸擇優(yōu)取向，因此沿纖維軸方向有很高的強(qiáng)度和模量。碳纖維的密度小，因此比強(qiáng)度和比模量高。

碳纖維的主要用途是作為增強(qiáng)材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復(fù)合，制造先進(jìn)復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度及比模量在現(xiàn)有工程材料中是最高的。碳纖維直徑只有5微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的十到十二分之一，強(qiáng)度卻在鋁合金4倍以上。

碳纖維的應(yīng)用

?航空航天?：碳纖維以其輕質(zhì)和高強(qiáng)度的特性，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造中，用于機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等部件，有效減輕重量，提高燃油效率。

?壓力容器?：碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，被用于化工、石油、天然氣等行業(yè)的壓力容器制造。

?汽車?：碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，用于車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等部件，降低重量，提高剛性和抗沖擊性能。

?海洋?：碳纖維復(fù)合材料因其耐腐蝕性和抗疲勞性，被用于船舶制造、海洋油氣開采設(shè)備等。

?體育休閑用品?：碳纖維被用于釣魚竿、高爾夫球桿、自行車等體育用品中，提升產(chǎn)品的性能和用戶體驗(yàn)。

碳纖維的性質(zhì)

碳纖維的力學(xué)性能

碳纖維的力學(xué)性能主要包括高強(qiáng)度和高模量。其拉伸強(qiáng)度和模量隨著工藝和原絲結(jié)構(gòu)的不同而變化，實(shí)際強(qiáng)度和模量通常低于理論值。纖維中的缺陷如結(jié)構(gòu)不均、直徑變異、微孔、裂縫或溝槽、雜質(zhì)等都會(huì)影響其強(qiáng)度。

碳纖維的物理性質(zhì)

碳纖維的密度在1.5~2.0g/cm3之間，具有低電阻、高熱傳導(dǎo)系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)等特性。其熱膨脹系數(shù)有各向異性特點(diǎn)，平行于纖維方向?yàn)樨?fù)值，垂直方向?yàn)檎怠Ｌ祭w維的比熱容為0.712kJ/(kgK)，在纖維方向上的熱導(dǎo)率可以超過銅，最高可以達(dá)到700W/(mK)。

碳纖維的化學(xué)性能

碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相似，對(duì)一般酸堿多是惰性的，但在強(qiáng)氧化劑作用下會(huì)發(fā)生氧化。它具有很好的耐低溫性能，還能耐油、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。碳纖維在高于1500℃時(shí)強(qiáng)度才會(huì)下降，但不接觸空氣的情況下強(qiáng)度保持良好。