碳纤维
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纤维化制成的高强度材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐高温等优良特性。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域，成为现代工业中不可或缺的材料之一。
首先，碳纤维是由有机聚合物纤维经过高温碳化而成的。
其主要原料为聚丙烯、聚丙烯腈等有机合成纤维，经过特殊工艺处理后，形成具有高度结晶度和完整结构的碳纤维。
这种材料具有非常高的比表面积和优异的机械性能，可以承受较大的拉伸和压缩力，同时重量却非常轻，是传统金属材料的数倍甚至数十倍。
其次，碳纤维的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、导弹、卫星等航空器的结构材料中，因为其轻质高强的特性可以大幅减轻飞行器的自重，提高燃料利用率和飞行性能。
在汽车制造领域，碳纤维被用于制造汽车车身、底盘等部件，可以减轻汽车自重，提高燃油经济性和行驶稳定性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等，因为其高强度和轻质可以提高运动器材的性能。
在建筑材料领域，碳纤维被用于加固混凝土结构、制造建筑外墙板等，可以提高建筑材料的耐久性和安全性。
最后，随着科技的不断进步，碳纤维的应用前景将更加广阔。
随着碳纤维制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维将会在更多领域得到应用，比如医疗器械、船舶制造、新能源领域等。
同时，碳纤维的再生利用和环保性能也将成为未来发展的重要方向，推动碳纤维材料行业的持续发展。
综上所述，碳纤维作为一种具有优异性能的材料，在现代工业中扮演着越来越重要的角色。
它的轻质、高强、耐腐蚀、耐高温等特性，使其在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域得到广泛应用，并且在未来有着更加广阔的发展前景。
碳纤维的发展将会推动相关产业的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
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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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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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
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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
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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。
碳纤维种类
碳纤维种类碳纤维是一种具有轻质、高强度和高刚性的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。
下面将介绍几种常见的碳纤维种类及其特点。
一、碳纤维布碳纤维布是由碳纤维纱线经过编织而成的材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点。
由于其纤维之间交织紧密，使得布料的表面非常光滑，延展性强，易于成型。
碳纤维布广泛应用于航空航天领域，用于制作飞机机身、翼面以及导弹外壳等。
二、碳纤维板碳纤维板是由碳纤维布通过树脂浸渍、压制而成的材料。
它具有重量轻、强度高、刚性好的特点，被广泛应用于汽车、运动器材等领域。
在汽车领域，碳纤维板可以用于制作车身结构件，如车顶、车门等，能够减轻车身重量，提高燃油经济性和行驶稳定性。
三、碳纤维管碳纤维管是由碳纤维纱线经过纺织、热处理而成的管状材料。
它具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、体育器材等领域。
在航空航天领域，碳纤维管可以用于制作飞机和导弹的结构件，如机翼、垂直尾翼等。
在体育器材领域，碳纤维管可以用于制作高尔夫球杆、钓鱼竿等，具有轻盈、耐用的特点。
四、碳纤维纱线碳纤维纱线是由碳纤维丝经过纺纱而成的线状材料。
它具有高强度、低密度、高模量等特点，被广泛应用于航空航天、建筑、电子等领域。
在航空航天领域，碳纤维纱线可以用于制作航天器的热保护层、导航设备等。
在建筑领域，碳纤维纱线可以用于加固混凝土结构，提高建筑物的抗震性能。
五、碳纤维复合材料碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂等材料组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
在航空航天领域，碳纤维复合材料可以用于制作飞机和导弹的结构件，如机身、机翼等。
在汽车领域，碳纤维复合材料可以用于制作车身结构件，如车顶、车门等，提高汽车的安全性和燃油经济性。
碳纤维种类繁多，各具特点，在不同领域有着广泛的应用。
随着科技的进步和碳纤维制造技术的不断改进，相信碳纤维将在更多领域发挥重要作用，为人类带来更多的便利和发展。
碳纤维材料介绍
碳纤维材料介绍
碳纤维（CarbonFiber），又称碳素纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料，是一种由碳元素组成的具有石墨结构的碳原子组成的有机纤维。
它具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等优点，可作高强度结构材料，已广泛用于航空航天、体育用品、汽车工业等领域。
1.碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料。
根据碳纤维成分的不同，其力学性能也有很大差异。
石墨结构的碳纤维强度可达300Mpa以上，弹性模量在2000GPa左右。
2.碳纤维密度为1.8g/cm3,仅为钢的1/4;强度却是钢的3倍以上。
是目前世界上强度最高的纤维，因此在航空航天工业上具有广泛应用前景。
碳纤维已在军事、汽车、体育用品等领域获得广泛应用。
3.碳纤维具有高比强度和比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等特点，并可制成各种形状复杂的复合材料制品，如航空航天中用于制造结构件的高强高模复合材料；体育用品中用于制造运动鞋和运动器械；汽车工业中用于制造车身、底盘等。
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聚丙烯脂原丝经过预氧化、碳化，分子间形成乱层石墨结构，
制得碳纤维，或进一步经高温石墨化制得石墨纤维
二、沥青基炭纤维(Pitch Based Carbon Fiber)
沥青基炭纤维是以燃料系或合成系沥青原料为前驱体，经
调制、成纤、烧成处理而制成的纤维状炭材料。 沥青炭纤维在20世纪60年代初由日本学者大谷杉郎首先研制成功， 沥青炭纤维为继聚丙烯腈基炭纤维之后又一新型炭纤维材料。
原料来源不同，其调制将会涉及到多项化学化工技术，诸如 沥青的氧化、氢化、树脂化、晶质化等方法。 普通沥青基炭纤维的纺丝用原料：将原料沥青的杂质微粒
(〉4 μm)去除后经加热处理，制成软化点180 ℃以上的沥青
高性能纺丝用沥青 ：原料沥青经过一系列预处理除去杂质，
精制，再在调整压力下加热处理，使其中的稠环芳烃分子缩
碳纤维按性能可以分为 高强度、高模量碳纤维、活性炭纤维和离子交换碳纤。
大丝束碳纤维是指每束碳纤维的根数等于或大于 46000—48000根，即每束≥46K一48K的碳纤维。而 1000 根、3000根、6000根、12000根以及24000根即1K、3K、 6K、12K、24K的碳纤维则称为小丝束碳纤维。 大丝束的生产对前驱体要求较低，产品成本低，非常 适合一般民用工业领域。而小丝束的生产追求高性能 化，代表世界碳纤维发展的先进水平。
碳纤维和石墨纤维。例如300～350℃热处理时得耐燃纤维； 1000 ～1500℃热处理时得碳纤维，含碳量为90～95％； 碳纤维经2000℃以上高温处理可以制得石墨纤维，含碳量 高达99％以上。
碳纤维属于无机纤维，主要特点是耐高温、质轻、有很 高的抗拉强度和弹性模量，不单独使用，一般是加入到 树脂、金属或陶瓷基体中制成复合材料，用于制造宇宙
沥青调制
沥青调制是沥青炭纤维制造中的一项重要工艺步骤，原料沥青
经热致和溶致等主要调制手段，得到的调制沥青可作为纺丝沥青。 沥青调制处理是使调制成的沥青的组成结构尽量整齐均匀的处 理工艺。 调制成的纺丝用沥青原料，一般分为两类， ①普通纺丝用沥青(各向同性沥青)， ②高性能纺丝用沥青(中间相或潜在中间相型沥青)。
炭 布
用PAN基碳纤维编织而成，分为发热体碳布和保温碳布， 也作为碳/碳复合材料的增强材料。用于各种真空炉的发 热体为原料，针刺成毡, 经预氧化 、碳化等生产 过程而得，是新型高温隔热材料，广泛应用于各种真空电 阻炉、 感应炉 、烧结炉内，隔热效果优良。并可用于高温 气体及熔融金属的过滤、 电解电极、 低温工程隔热等方面
飞船、火箭、导弹、高速飞机及大型客机的外壳，此外，
这种复合材料还用于原子能、机电、化工、冶金、运输等
工业部门及体育运动器具。
炭纤维的种类及商品种类
炭纤维是一个总称，按热处理温度不同，可分为三类： 1)预氧化纤维：热处理温度200~400℃， 2)石墨纤维：热处理温度2500℃以上， 3)炭纤维：热处理温度800~1800℃。
预氧化纤维是一种中间产品，常用来织布，织带再进行 炭化生产炭布，炭带。
大量生产的品种为800~1900℃的炭纤维，
石墨纤维的使用场合较少，常把它看成炭纤维的一个品种。
商 品 种 类
1)短纤维：单根D=5~10微米，每股有1000~10000根单丝； 2)连续长纤维：D=5~10微米，每股有1000~10000根，长度 100~1000米； 3)炭带：由炭纤维丝编织而成；
PAN基短碳纤维和碳绳
PAN基碳纤维
炭 绳
由碳纤维编绕而成，具有强度高重量轻，耐热性好，热膨胀 系数小等特点，是高温炉隔热材料的必备配料。还可用做 导电电极等。
4)炭布：分编织炭布和无纬炭布。编织布由原纤维织布再预 氧化和炭化；无纬布生产是在专用的织机上对一排平铺的原 纤维每隔一段距离加入一根纬线(如涤纶丝)，然后进行连续 预氧化和炭化。无纬炭布炭化后一般马上浸以树脂，制成预 浸胶无纬布使用。 5)炭毡：由粘胶丝织成的毡，在惰性气体中经过受控制的炭 化而制得。
第一节
碳纤维的生产
制备碳纤维的前驱体有很多，可以用粘胶纤维、沥青、聚
丙烯腈、聚乙烯醇、木质素、聚氯乙烯、酚醛树脂、聚苯 并噻唑等为原料，但到目前为止，取得工业规模生产的仅 有聚丙烯腈、粘胶和沥青3种，其中聚丙烯睛基碳纤维综合 性能最好，产量占90％以上；沥青基碳纤维在强度等性能 方面稍差，但成本较低，也有一定的需求；粘胶基碳纤维 生产工艺复杂，碳化收率低，成本高，一般仅限于军事领 域高技术产品应用。
第四章 炭纤维及其复合材料
炭纤维就是纤维状的炭，它是一种比强度比钢大，比重比铝轻 的工程材料，它在力学，电学，热学等方面有许多特殊性能， 在近代工业中.特别是在国防工业中起着十分重要的作用。
元素碳即使加热到3000℃以上也不会熔化，不可能把元素 碳熔化成液体后再抽成丝。因此，炭纤维不是从煤，焦炭等 原料制成的，而是由许多含碳量高的人造纤维或合成纤维在 特定的工艺条件下炭化而制得。
一、聚丙烯腈炭纤维
聚丙烯脂基碳纤维最早是在1959年由日本的进藤昭男研制成
功，1963年英国皇家航空研究中心在纤维热稳定化过程中施
加张力牵伸，打通了制备高性能碳纤维的工艺流程并沿用至 今。 碳纤维的生产主要分为两步，第一步是聚丙烯腈原丝的生产，
类似于腈纶的生产，第二步是原丝的预氧化和碳化。
聚丙烯腈原丝的生产，是将单体聚合制成纺丝原液，然后 纺丝成形。按聚合和纺丝的连续性分为一步法和两步法； 按纺丝方法分为湿法、干法、熔融法和干湿法。原丝生产 在整个碳纤维生产过程中至关重要，原丝的质量决定着碳纤 维的性能，而且原丝部分的投资约占碳纤维生产的80％。
碳纤维（carbon fibre）最早是爱迪生于1879年用棉丝碳化 制成的，用来制做白炽灯泡的灯丝。50年代初，随着空间技 术的发展，需要有优良性能的结构材料，许多工业发达国家 开始重视碳纤维的研究工作，到60年代获得迅速的发展。 目前各国工业用的碳纤维原料主要有聚丙烯腈纤维和沥青纤维。
根据使用要求和热处理温度的不同，碳纤维分为耐燃纤维、