碳材料家族成員眾多，其中包括宏觀尺度的焦碳、金剛石、膨脹石墨、碳纖維及納米尺度的碳納米管、富勒烯和石墨烯。其中焦炭主要應(yīng)用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、化肥化工制氣等，真正用于材料制備的則是膨脹石墨、碳纖維及各種納米碳材料。這些碳材料或作為填體成為復(fù)合材料的一部分，或者本身通過編織、模壓等工藝成為密封材料、建筑材料等一系列生產(chǎn)生活中隨處可見的產(chǎn)品。
 

（圖示：碳纖維材料）

 

　　碳纖維是一種比鋁輕、比鋼強(qiáng)、比人發(fā)細(xì)、含碳量大于90%的纖維狀碳材料。它具有高沖擊強(qiáng)度、高拉伸模量、低密度、耐高溫、抗燒蝕、耐腐蝕、高電導(dǎo)和熱導(dǎo)、低熱膨脹、自潤滑和生物相容性好等優(yōu)良性能。大多數(shù)碳纖維由不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列而成，是由sp^2雜化組成的六角形網(wǎng)面層狀堆積物，碳原子所組成的微晶是碳纖維的顯微結(jié)構(gòu)單元，層間距約為0. 3360~0.3440mm，各平行層堆積不規(guī)則，缺乏三維有序排列，呈亂層結(jié)構(gòu)。當(dāng)碳纖維經(jīng)過高溫退火，經(jīng)歷2500℃以上的高溫。碳含量大于99%，層間距隨之減少，說明碳原子已出亂層結(jié)構(gòu)向三維有序的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，形成類石墨結(jié)構(gòu)。這兩類纖維在中國和美國按熱處理溫度的不同分為碳纖維和石墨纖維，而在日本和歐洲則習(xí)慣統(tǒng)稱為碳纖維。

 

　　碳纖維經(jīng)過18世紀(jì)初被發(fā)明用來替代燈絲后，目前廣泛應(yīng)用于紡織、材料、軍事、宇航、原子能等各個(gè)領(lǐng)城。自碳纖維伴隨 科技而開始大規(guī)模發(fā)展以來，其產(chǎn)量平均每年均以15%以上的速度增長，到1990年時(shí)統(tǒng)計(jì)世界碳纖維總產(chǎn)最為10496t，之后為了適應(yīng)一般工業(yè)用碳纖維的需求，其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向大絲束方向發(fā)展并將生產(chǎn)規(guī)模從百噸級(jí)擴(kuò)大至千噸級(jí)規(guī)模。猜你喜歡：碳纖維材料的概述