碳纤维
碳纤维(Carbon Fiber)概况
碳纤维(Carbon Fiber)材料1、概况碳纤维是长而细的材料线，直径约0.005-0.010毫米，主要由碳原子组成。
碳原子在微观晶体中键合在一起，微观晶体或多或少地平行于纤维的长轴排列，从而使纤维的尺寸异常坚固。
碳纤维按纤维的拉伸模量分类。
英制的度量单位是每平方英寸横截面积的磅力，即psi。
被归类为“低模量”的碳纤维的拉伸模量低于3480万磅/平方英寸（2.4亿千帕）。
其他按拉伸模量升序排列的分类包括“标准模量”，“中模量”，“高模量”和“超高模量”。
超高模量碳纤维的拉伸模量为72.5 -145.0百万psi（5亿- 10亿kPa）。
相比之下，钢的拉伸模量约为2900万磅/平方英寸（2亿千帕）。
因此，最坚固的碳纤维比钢强十倍，比铝强八倍，更不用说比两种材料轻得多了，分别是五倍和1.5倍。
此外，它们的疲劳性能优于所有已知的金属结构，并且当与适当的树脂结合使用时，它们是可用的最耐腐蚀的材料之一。
三十年前，碳纤维是一种太空时代的材料，价格昂贵，无法用于除航空航天之外的任何其他领域。
然而，如今，碳纤维被用于风力涡轮机、汽车、体育用品以及许多其他应用中。
得益于像ZOLTEK这样的碳纤维制造商，他们致力于扩大容量，降低成本和发展新市场的商业化概念，碳纤维已成为一种可行的商业产品。
2、工业化生产步骤稳定，在纤维碳化之前，需要对其进行化学改性，以将其线性原子键转换为更热稳定的阶梯键。
这是通过将空气中的纤维加热到大约390-590°F（200-300°C）30-120分钟来完成的。
此步骤使纤维从空气中吸收氧分子并重新排列其原子键合模式，从而化学地改善稳定性。
碳化，纤维稳定后，将其在装满不含氧气的气体混合物的熔炉中加热至约1830-5500°F（1000-3000°C）的温度几分钟。
随着纤维被加热，非碳原子被排出，剩余的碳原子形成紧密结合的碳晶体，这些晶体或多或少地平行于纤维的长轴排列。
碳纤维名词解释
碳纤维名词解释碳纤维是一种不可替代的现代材料，由原料（碳原料）制成，在航空航天、汽车、运动器材、工业制品、医疗器械等领域有广泛应用，并拥有极高价值。
什么是碳纤维（Carbon Fiber）？碳纤维是一种非金属纤维，由含碳元素的合成材料（例如碳棒、碳粉末等）经过高温热处理、制造和改性等工艺，形成独特的结晶结构及立体网络结构，形成具有高强度及优异特性的复合材料点缀，是一种具有高承载能力的碳模板材料。
碳纤维具有优良的力学性能、抗拉强度、抗压强度、耐热性、耐腐蚀性以及较低的密度等特点，所以得到了广泛的应用，在航空航天、汽车、运动器材、工业制品、医疗器械等领域均有使用。
首先，碳纤维在航空航天领域的应用非常广泛，主要应用于飞机机身的结构件及引擎的部件，例如：碳纤维复合材料用于制作飞机机身外壳、机翼、机尾及发动机的部件；碳纤维增强树脂（CFRP）用于制作结构的复合材料，可以提高飞机机身和发动机的安全性，减少飞机的质量，降低燃油消耗，提高飞机的抗拉强度、抗压强度等性能；此外，碳纤维复合材料还可以用于制作飞机机身上的应急发电机、舱内安全设备，以及用于动力装置的冷却系统支架等。
其次，碳纤维在汽车领域的应用也很广泛，主要是用来制造汽车车身的结构件，例如：碳纤维复合材料用于制作汽车车身框架、汽车车身护板、车门、车顶及轮毂等；碳纤维增强树脂（CFRP）用于制作车身结构复合材料，可以提高汽车车身的抗拉强度、抗压强度等性能，以及减轻汽车重量，提高汽车的动力性能和油耗，使车辆更稳定、更舒适而又更省油；此外，碳纤维复合材料还可以用于汽车安全带、车窗及车内空间改善等。
最后，碳纤维还可用于制造运动器材、工业制品、医疗器械等。
碳纤维复合材料的优异特性吸引了国内外众多企业的合作，以应用碳纤维材料制造运动器材、工业制品、医疗器械等产品。
例如，碳纤维复合材料可用于制造自行车、滑雪板、高尔夫球杆、建筑铝材、家具及医疗器械等，其优良的力学性能、抗拉强度、抗压强度、耐热性、耐腐蚀性以及较低的密度可满足众多应用需求。
碳纤维名词解释
碳纤维名词解释碳纤维，又称碳纤维复合材料，是一种轻质复合材料，它由碳纤维、聚合物和无定形填充物组成，使用电子显微镜（SEM）分析可以看到材料中各种形状的碳纤维。
碳纤维复合材料具有非常高的强度、弹性和刚度。
由于它的超高性能，它被广泛应用于航空、航天、交通运输、医疗等领域。
碳纤维由炭素（carbon）构成。
这些碳原子经过聚合，形成了微细长丝状的碳纤维。
碳纤维细丝由碳原子构成，纤维的形状和大小取决于碳原子的排列。
碳纤维的物理性能主要取决于它的纤维结构，具体包括纤维的直径、拉伸强度、横向强度、抗弯刚度和弹性模量等。
碳纤维具有极高的拉伸强度、抗弯刚度和弹性模量，但其弯曲强度很低，有时甚至可以忽略。
碳纤维的优势在于可以制造出能够抵抗拉伸、抗拉、抗弯等应力的复合材料。
碳纤维复合材料可以用于制造航空器、汽车零部件、舰船体结构、塑料结构模具、体育器材、桥梁支架等。
碳纤维可以用作以下材料的复合成形，可以借助熔浆通过注入法制备表面层次细节非常丰富的碳纤维增强复合材料：1、金属陶瓷增强复合材料：金属陶瓷复合材料是将金属和陶瓷用碳纤维复合在一起，使用碳纤维作为强化材料，以提高材料的强度和韧性。
2、聚合物-碳纤维复合材料：碳纤维增强复合材料，也称聚酰胺酯碳纤维增强复合材料，是将聚酰胺酯混合物和碳纤维复合在一起，可以提高复合材料的强度、刚度和弹性模量。
3、纤维织物增强复合材料：纤维织物增强复合材料是在织物基体上层层增强的复合材料，主要是在织物基体中添加碳纤维和聚合物，以提高复合材料的强度、刚度和弹性模量。
碳纤维复合材料具有非常高的轻质和强度、刚度和抗拉性，使其在航空、航天、交通运输、医疗等领域受到了广泛的应用。
碳纤维复合材料可以用在航空器零部件制造中，用于制造更轻、更强、更持久的航空器零件。
此外，碳纤维复合材料也可以用于其他行业，如汽车零部件制造、舰船体结构、织物复合体制造等。
碳纤维复合材料的优势在于它的超高性能，拥有强力、刚度和弹性模量，并且可以制造出能够抵抗拉伸、抗拉、抗弯等应力的复合材料。
碳纤维
沟通知识概述
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LOG O
Thank you
聂旋 2015年6月7日
沟通知识概述
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2
碳纤维特性
LOG O
碳纤维的分类
聚丙烯腈基碳纤维
沥青基碳纤维
黏胶基碳纤维
制备高性能碳纤维， 总量不足世界总 是碳纤维制备的主流 碳化率高，成本最低。产量的1%，碱金属含 方法，总产量的95%。 量低。
沟通知识概述
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碳纤维特性
LOG O
聚丙烯腈基碳纤维制备工艺
1,原丝制备 2 预氧化 3 碳化 4 石墨化 5 表面处理 6 上浆处理
沟通知识概述
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1
碳纤维的发展Байду номын сангаас史
LOG O
国内厂家和国外厂家对比
东丽、东邦、三菱丽阳号称日本碳纤维领 域“三剑客”。每年他们都悉数亮相复材展。 占世界40%市场份额。 技术不够先进，厂家众多，利润低。
沟通知识概述
技术先进，资本雄厚，处于垄断地位。
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碳纤维的照片
2 碳纤维的特性
2
碳纤维特性
正负离子对撞机中的束 流管主漂移室内外筒构件 采用碳纤维复合材料。
在核聚变方面，托马克 聚变反应直接接触的部件 用C/C复合材料。 在铀的分离和浓缩中也 作为装置材料。
沟通知识概述
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碳纤维的应用及前景
LOG O
碳纤维在民用领域的应用
汽 车 工 业
能 源 工 业
土 木 建 筑
沟通知识概述
碳纤维增强的环氧树脂
碳纤维增强热塑性树脂 基体复合材料（CFRTR）
碳纤维定义
碳纤维定义碳纤维（Carbon Fiber）是一种以石墨石油煤焦为原料制成的一种高强度纤维材料，具有重量轻、强度高、耐磨、耐腐蚀、导电性能良好等特点。
碳纤维的结构由碳元素的高度定向排列形成，使得它具有比铁和钢更高的强度。
碳纤维可用于各种领域，如航空、航天、汽车、体育器材等，成为当代材料科学领域的热门研究方向。
碳纤维的制备过程相对较为复杂。
首先，从原料中提取出含有碳元素的化合物，然后通过高温石墨化处理，将化合物石墨化，使其排列成纤维状。
在高纯度气氛下，用特殊的纤维拉拔工艺制成所需的粗细程度。
最后，通过热处理、纤维接触烧入和表层处理等工艺，使得碳纤维具备更高的性能。
由于碳纤维的独特性能，它在多个领域有着广泛的应用。
首先，碳纤维在航空航天领域的应用非常重要。
由于碳纤维相对于金属材料更加轻盈，在飞机和航天器的制造中可以减轻重量，提高燃油利用率，增加载荷容量。
其次，碳纤维在汽车制造中也有着广泛的应用。
通过使用碳纤维材料，汽车的车身强度可以得到提升，同时车身重量减轻，使得汽车在安全性、操控性和燃油经济性方面都有较大的改善。
此外，碳纤维还被广泛运用于体育器材领域。
例如，在高尔夫球和网球运动中，碳纤维材料的轻盈性和高强度使得球杆和球拍更加灵活，提高了球员的运动表现。
在自行车和滑雪器材制造方面，碳纤维也能够带来更好的性能和使用体验。
尽管碳纤维具有众多的优点和应用前景，但其制造工艺和成本仍然是制约其广泛使用的因素之一。
碳纤维的制备过程需要高温条件，耗能较大；且原材料价格高昂，制造成本也相对较高。
因此，研究开发更高效、节能的碳纤维制备工艺，降低碳纤维的生产成本，是当前碳纤维领域研究的重点之一。
近年来，随着碳纤维技术的不断发展，高强度碳纤维的研制已经取得了巨大的突破。
目前，碳纤维已经成为现代科技领域的重要材料之一，其综合性能远远超过了传统材料。
在未来的发展中，碳纤维有望在更多领域取得应用突破，为人们的生活带来更多便利和创新。
碳纤维课件ppt
碳纤维的环保意义
05
与价值
减少对传统材料的依赖
01
碳纤维作为一种高性能材料，可 以替代部分传统金属材料，降低 对矿产资源的开采和加工需求， 从而减少对环境的破坏和污染。
02
碳纤维的制造过程相对环保，不 需要经过高温熔炼，可以减少能 源消耗和碳排放。
降低碳排放，助力碳中和目标
碳纤维的制造和使用过程中，碳排放 量相对较低，有助于实现碳中和目标 。
汽车工业领域
车身结构
碳纤维复合材料能够显著 减轻汽车重量，提高燃油 效率和性能，因此在车身 结构中广泛应用。
汽车零部件
碳纤维复合材料也用于制 造汽车零部件，如发动机 罩、车门、车顶等。
电动汽车电池组
碳纤维复合材料在电动汽 车电池组中作为结构材料 ，能够提高电池组的强度 和刚度。
体育器材领域
自行车
VS
建筑补强
碳纤维复合材料也用于对建筑结构进行加 固和补强，提高结构的承载能力和耐久性 。
其他领域
压力容器和管道
碳纤维复合材料在制造高压容器和管道中作为结构材料，能够承受高压力和温度。
电子设备
碳纤维在制造电子设备中也有广泛应用，如电路板、连接器和外壳等。
碳纤维的未来发展
04
与挑战
碳纤维的研发进展
影响因素：生产工艺对碳纤维的性能 有很大影响，如温度、压力、时间等 工艺参数都会影响碳纤维的结构和性 能。
碳纤维的性能优势
02
高强度与轻量化
总结词
碳纤维具有高强度和轻量化的特性，使其成为高性能材料的 重要选择。
详细描述
碳纤维是一种高性能纤维，其强度和刚度都非常高，能够承 受较大的压力和弯曲应力。同时，碳纤维的密度非常低，比 传统的金属材料轻得多，因此使用碳纤维可以大大减轻产品 的重量。
碳纤维是什么材料
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料。
它具有轻量、高强度、高刚性和优良的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和体育用品等领域。
下面将详细介绍碳纤维的制备方法、特性及应用。
碳纤维的制备方法主要有两种：气相法和胶纤法。
气相法是通过将有机物在高温条件下裂解而生成碳纤维，其制备过程包括纺丝、热解、碳化和石墨化等环节。
胶纤法则是将聚丙烯腈作为原料，在特定溶剂中溶解后形成原丝，经过拉伸、热固化、炭化等工艺制得碳纤维。
碳纤维的特性主要体现在以下几个方面：1. 高强度和高刚性：碳纤维的强度比钢高5-10倍，刚性比钢高3-5倍，具有出色的承载能力和抗震性能。
2. 低密度：碳纤维比重轻，约为钢的1/4，有助于减轻结构重量，提高整体效能。
3. 耐腐蚀性好：碳纤维不受大气、水、酸碱等常见介质的腐蚀，寿命较长。
4. 电导率高：碳纤维具有优异的导电性能，可用于制作电极材料和导电部件。
5. 良好的耐久性和耐疲劳性：碳纤维具有较长的使用寿命和耐久性，且不易发生疲劳破坏。
碳纤维的应用领域广泛：1. 航空航天领域：碳纤维被广泛应用于航空器的机体、翼面、航空附件等部位，可以减轻飞机重量，提高飞行性能。
2. 汽车工业：碳纤维制品在汽车行业的应用十分广泛，如车身、底盘、发动机罩、内饰件等，有助于提高汽车的安全性和燃油经济性。
3. 建筑领域：碳纤维可以用于加固和修复建筑物结构，提高其抗震能力和耐久性。
4. 体育用品：碳纤维材料轻便且强度高，被广泛应用于高尔夫球杆、自行车、滑雪板等体育用品中，提供更好的使用体验和性能。
虽然碳纤维具有许多优点，但是也存在一些缺点，如制造成本高、产业链发展不完善等。
随着技术的进步和应用领域的不断拓展，相信碳纤维将在未来得到更广泛的应用和发展。
碳纤维
碳纤维碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。
良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
碳纤维各层面间的间距约为3.39到3.42A，各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起。
通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。
当孔隙率低于某个临界值时，孔隙率对碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和拉伸强度无明显的影响。
有些研究指出，引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。
孔隙体积含量在0-4%范围内时，孔隙体积含量每增加1%，层间剪切强度大约降低7%。
通过对碳纤维环氧树脂和碳纤维双马来亚胺树脂层压板的研究看出，当孔隙率超过0.9%时，层间剪切强度开始下降。
由试验得知，孔隙主要分布在纤维束之间和层间界面处。
并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并显著降低了层合板中层间界面的面积。
当材料受力时，易沿层间破坏，这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。
另外孔隙处是应力集中区，承载能力弱，当受力时，孔隙扩大形成长裂纹，从而遭到破坏。
即使两种具有相同孔隙率的层压板（在同一养护周期运用不同的预浸方法和制造方式），它们也表现处完全不同的力学行为。
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碳纤维风力发电机
安装在汽车上的 碳纤维CNG储气瓶
汽车CFCNG瓶
CF在能源领域的应用（1）
海底油田平台 （海底升降机、石油管道）
海底油田CF需要量
（单位吨/年）
2003年 1500
2005年 1750
2010年 3500
用压缩天然气瓶（CNG）
环保:天然气替代柴油可以消除汽车排气中的NOX、SOX 等致癌物质，少排放CO2 26%。 减重:比钢瓶轻4倍以上
世纪之交的碳纤维
主要内容
碳纤维简介
极其重要的军用战略材料 碳纤维在支柱产业中的广泛
应用 PAN碳纤维发展研究情况
碳纤维简介
碳纤维是由90%以上的碳元素组成的纤维。 碳原子结构最规整排列的物质是金刚石，碳纤维 结构近乎石墨结构，比金刚石结构规整性稍差， 具有很高的抗拉强度，它的强度约为钢的四倍， 密度为钢的四分之一。同时具有耐高温、尺寸稳 定、导电性好等其他优良性能 。
全部来自高速公路的 车辆
参加攻关单位:国家实验室5家、汽车制造商3家、 供应公司50多家，大学15家。目标：减重的同时， 还要保持性能、舒适、安全、价格和重新回用性等 综合指标。
CF在典型汽车中的潜在用途
结构设计
普通钢板、管、 棒、条 高强、中强纲 合 计
1997年质量
潜在减重
（Kg）
641.4 134.3 775.7
酸性单体: IA/AA… 改善预氧化过程.
共聚单体结构
中性单体: MMA/BA… 1)改善可纺性. 2)提高氧扩散能力 改善预氧化过程.
碱性单体: AM…
(2) 什么样的共聚单体最好？ 其用量多少最合适？
改善可纺性.
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
CF在能源领域的应用（3）
大型风力发电机叶片 优点如下： 1，比重小，有最佳的疲劳强度和机械性能，能承受恶劣的 气候条件，安全运转十年以上。 2，成本低，仅为总机成本的1/3。 3，耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。 4，容易维护，费用低。 美国南达可他州等两个州投资20亿美元，建立了1120MW 风电功率，2002年年收入可达3000亿美元。我国北京康 庄已经投资20亿人民币兴建了200座风力发电机。
关键科学问题之 2
凝固过程双扩散 动力学
高性能原丝结构 形态的形成机制 与控制
初生纤维拉伸变 形机理
纤维结晶与取向 的微细结构
外场下聚丙烯腈 纤维凝聚态结构 转变的机制
热氧稳定化中 原丝形态结构 的转化机制
聚丙烯腈大分子 链结构与热氧稳 定化的关系
关键科学问题 之3
聚丙烯腈纤维射 频等离子法预氧 化碳化机制
CF补强片材的经济效益
仅按台湾的使用量来推算我国至少需要 CF 10000吨/年 35亿元/年 CF片材 50亿元/年 修补建筑物 100亿元/年 美国决定将国内高速公路待修的桥梁（40%左 右）全部用CF片材修补加固， 耗资1600亿美元。 日本也打算将建成三十年的桥梁全部用CF片材 加固一遍。
碳纤维低空隐型飞机
杀手锏武器发射英姿
2013-7-10
dhu
先进歼击机
CF雷达天线罩
碳纤维制卫星天线
空间工作站
碳纤维在支柱产业 中的广泛应用
支柱产业中的广泛应用
新型建材
汽车工业 能源 飞机
建筑材料中的广泛应用
加固修复材料
钢筋代用材料 型材 混凝土增强材料 斜拉、悬索桥钢索代用材料
分子量及其分布
原丝结构与性能
分子量升高：可纺性降低. 原丝强度增大.
分子量分布加宽：可纺性增加？ 原丝强度降低？ 什么样的分子量及其分布是合适？ 如何控制成纤维聚合物的分子量及其分布？
链结构控制及其与可纺性、原丝、碳 纤维性能之间的关系
链结构——可纺性——外在缺陷
链结构——预氧化、碳化——内在缺陷
能源问题概况
世界风能潜力超过50000Gkwh，而目前实际利用率不到 1/2500。但是并网风电机容量的增长速度为20%-30%， 成为当今世界发展最快的能源。并且代表了21世纪能源发 展的方向——可再生能源。 预测2020年风电机的装机容量可达120Gkwh，可占世界总 耗电量的10%。可以减少100亿吨大气中CO2的排放。 我国能源主要依靠燃料，但是我国石油短缺日益严重，1/3 的石油依靠进口。预计2010年将短缺1亿吨石油。但是风 能利用却极小。
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
原料单体
聚合
ELAN碳纤维全外壳轿车
碳纤维汽车弹簧片
美国PNGV十年计划
为解决能源危机的需要 BTM当量的规定: (每立升汽油行程数) 2002年 26KM/1L汽油 2004年 34KM/1L汽油 2011年 42.5KM/1L汽油 为解决环保问题需要 国内空气中
CO NO化合物 挥发性有机物 CO2 57.5% 29.8% 27.2% 23.8%
碳 纤 维 增 强 混 凝 土 高 楼
筑沿 海 城 市 建
高架桥碳纤维补强
碳纤维补强片材施工流程图
CF片材加固的技术特点
补强效果同钢材，自身荷重轻 。 可按结构形状自由剪裁。 不生锈，对海岛型气候尤其适合。 容易设计，施工简便。 与混凝土粘合紧密，粘结强度高。 有超强的防水效果。 比钢材加固综合成本下降20%左右。
a. 石墨晶体结构 b. 乱层石墨结构
碳纤维中的缺陷
石墨晶体理论强度 184GPa
碳纤维实际强度 7GPa
原料单体
聚合
纺丝
原丝
预氧化
预氧丝
成 品 加 工
碳纤维 石墨纤维
上 浆
表 面 处 理
炭 化
石墨化
分子量及其分布
共聚单体结构
成纤聚合物链结构
可纺性 共单体含量
原丝结构(凝聚态)
预氧化
链结构的均匀性
CF天然气钢瓶经济效益
按各省均建一个50000只/年 规模的CNG储气瓶厂计
CF用量
储气瓶
20000吨/年 70亿元/年 140亿元/年
CF 风力发电机经济效益
按西北5省每年各产10台计
CF用量
6800吨/年 23.8亿元/年 风力发电机 100亿元/年
碳纤维在飞机上的应用
CF客机
化学组成与序 列结构可控的 丙烯腈系成纤 聚合物的合成
关键科学问题之 1
立构规整性的丙 烯腈系成纤共聚 物的合成探索
丙烯腈系成纤聚 合物的设计与控 制合成
新共聚单体、新 引发体系、新反 应介质的探索
链结构与纺丝原 液的流变性、可 纺性之间的关系
原液在复杂流场中 流变行为及拉伸对 超分子结构影响
大分子缠结及 解缠的新理论 探讨及分子动 力学模型
原丝与碳纤维结 构性能的相关性
原丝结构转化过 程中缺陷的“遗 传”及演变
流程长，要求严，涉及面广，难度大 任务紧，基础研究得不到重视 技术封锁，信息来源少 忽视原丝，缺乏创新
原丝是“瓶颈”
“先天不足，后天难补” 好木材出好炭，好原 丝出好碳丝 事实证明
高性能碳纤维的突破口——
原 丝
碳纤维强度的影响因素
应变
无定形部分
结晶部分
缺陷裂纹
聚丙烯腈单元晶格
碳 纤 维 晶 体 结 构
CF客机
CF制轻质机驾驶舱及机舱
CF在民用客机上的应用
二次结构件 一次结构件
辅翼 方向舵 升降舵
主翼 尾翼 机体 民用客机CF需要量
（单位吨/年）
2003年 210
2005年 980
2010年 1650
碳纤维制高级网球拍
碳纤维制高尔夫球杆
碳纤维比赛帆船
全碳纤维自行车
碳纤维制赛艇及吉他
解决办法:
引入结构缺陷 破坏结晶/改善溶解性
共聚合(% 共单体)
易于纺丝.
引入共聚单体的作用
增加聚合物的溶解性和可纺性
改变环化机理(自由基离子机理)
降低环化温度、放热峰变宽
降低原丝的结构规整性和结晶度
增加大分子链结构的不均匀性
可能引入更多的无机杂质和有机杂质
流变学/可纺性
碳纤维高尔夫球杆及保龄球
碳纤维制唱片及滑雪杆
PAN碳纤维 发展研究概况
国内军、民用PANCF市场 需求量预测