国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向
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romanceliu
2008-01-15 17:37
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一． 国外情况
１９９６年世界碳纤维生产能力１５０００ｔ，实际产量约１００００ｔ左右，其中日本约占６０％。日本有三家大公司从事碳纤维的生产、研究和开发，东丽公司、东邦人造丝公司和三菱人造丝公司是世界著名的碳纤维生产企业，它们都在积极扩展碳纤维生产，继续加强其在世界市场上的主导地位，并纷纷实现从原丝到下游复合材料一体化的配套生产体制，碳纤维及其下游产品己成为这些公司的支柱产业和新的经济增长点。
随着航空航天飞行器各项性能的不断提高，对结构件用材料的性能要求也越来越高。今后日本先进复合材料的发展方向是：在增强材料方面，进一步提高碳纤维的强度和模量，降低成本；在树脂基体方面，主要提高树脂的冲击后压缩强度和耐湿热性；在复合材料成型技术方面，进一步实现整体成型技术、固化监控、自动化技术及三维复合材料技术，从而同时提高复合材料性能降低制造成本。
美国是碳纤维生产大国，更是消费大国，世界碳纤维４０％以上的市场在美国。美国１９９６年碳纤维生产能力约为４５００ｔ，其中卓尔泰克（ＺＯＬＴEＫ）公司１９９７年在美国德克萨斯州的亚平伦城和匈亚利的布达佩斯附近建了５条碳纤维生产线，１９９７年的总生产能力达３０００ｔ左右，一跃成为世界上生产碳纤维的最大集团之一。
它的产品有许多特色，最主要是低成本、低价格、大丝束、采用纺织用的丙烯酸原丝和开发工业级碳纤维等。该公司生产的碳纤维价格已降至１７.６４＄/ｋｇ，而日本东丽同类产品大约３０＄／ｋｇ。在应用方面，美国摩里逊（Ｍｏｒｉｓｏｎ）公司为达纳（Ｄｃｎａ）公司生产汽车传动轴，供通用汽车公司用；采用碳纤维复合材料可使原来由两件合并成一个传动轴简化成单件，与钢材料相比，可减重６０％。美国斯道顿复合材料公司（Ｓｔｏｕｇｈｔｏｎ）开发碳纤维复合材料集装箱，重量轻、耐磨，在碳纤维价格降至１７.６＄/ｋｇ时，此集装箱的价格可与金属集装箱竞争。
目前，美国正在开发碳纤维复合材料的五大新市场，即清洁能源车辆、土木建筑工程、近海油田勘探和生产、风力发电机大型叶片、高尔夫球杆和球拍。这是推动美国和世界碳纤维复合材料大发展的动力。随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的下降，在增强木材、机械和电器零部件、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用必将迅速扩大。
除日美之外，德国、英国和韩国也具有一定碳纤维复合材料生产能力。据预测，今后十年世界碳纤维及复合材料需求量将稳定高速增长。国外碳纤维及复合材料业已步入良性循环，而我国目前尚不具备国际竞争能力。我国当前及今后一个时期内最大的市场在体育用品方面。我国碳纤维及其复合材料业存在的几个问题为：原丝质量差、生产规模小、质量低、价格高、应用基础研究薄弱等。
二．国内情况
1.转自泰州市科协《科技快讯》总第110期：碳纤维取代钢筋
钢筋是混凝土不可缺少的材料，现在日本科学家开发出利用碳纤维取代钢筋制作钢筋混凝土的技术。根据这项新技术，先将1.2万根直径约7微米的碳纤维困在一起，制成30根碳纤维绳，然后呈螺旋状在骨架上缠绕碳纤维绳，只在连接处用树脂固定起来。整个工作由机器人按输入的设计完成。
连接处以外的碳纤维可以折叠，便于运输和保管。在施工现场，先将碳纤维绳拉直，使之恢复原状，然后浇注混凝土。但要注意的是如处理不当，就有可能损伤碳纤维。
碳纤维的强度大，相当于钢筋的10倍，其重量大约为钢筋的1/4，但弱点是与混凝土的附着性差。于是科学家们改变了碳纤维结构，使之能够很好地与混凝土附着在一起。作为混凝土的骨架材料的棒状碳纤维价格比钢筋贵，但采用这项新技术，可以减少利用树脂和电焊的工作量，因此可以降低成本。
2.转自南方纺织网： 国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程开工
来自中国华源集团的消息说，由华源主投资的国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程日前正式开工。
这项工程由中国华源集团与安徽蚌埠灯芯绒集团共同投资建设，华源占９０％的股份。工程位于蚌埠市高新技术开发区，占地１９７亩，其中一期工程为年产２００吨聚丙烯腈基碳纤维及５００吨原丝项目，总投资２．２亿元，全套装置和技术从国外引进，由英国艾麦克（ＡＭＥＣ）公司总承包，预计２００５年初建成投产。
据悉，碳纤维是国际上２０世纪７０年代发展起来的高性能材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、稳定性强等特点，既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。鉴于此，碳纤维广泛应用于航空航天、现代国防、汽车制造、特种机械、新型建材、体育设施等领域，前景广阔。
目前，我国对碳纤维的研究还停留在小试、中试阶段。华源这一项目的建设成功将填补我国碳纤维及原丝工业化生产的空白。
3.中国塑料机械网：聚丙烯腈基碳纤维前景喜人
目前，世界PAN基碳纤维约占各种碳纤维材料的80%以上，其中PAN基小丝束碳纤维的世界总需求约为10000t/a强。东丽、东邦和三菱人造丝三家公司提供了70%以上的需求，而它们三者的总产能占了世界中产能的78%，其余由美国hexcel、英美的bp amoco和中国台湾的台塑三家分担。
在1998年底，世界小丝束PAN基碳纤维的生产能力为1875t/a，到1999年底增加为2055t/a，增幅8%，其中日本的增幅占42%；在大丝束PAN基碳纤维方面，1998年世界的总产能为7630t/a，到1999年底增至10080t/a，增长率高达32.1%，主要由美国akzo-fortafil、zoltek和德国sgl集团3家独占。
在市场应用方面，全球的CFRP生产厂家约有100余家。从1997年至2005年，航空方面的需求增长149%，体育休闲用品为116%，工业用为252%，合计将增长175%。在飞机方面，美国f-18战斗机已采用10%的CFRP；新一代的战斗机yf-22a属雷达难以搜索型，CFRP占35%。在民航机方面，空中客车公司的新一代a3xx机，其ACM将扩大至60%。在体育休闲用品方面，高尔夫球杆自1993年起需求急速增长，在1995-1997年亚洲市场增长减速，到1999年后美国市场也趋于饱和。网球拍曾在1993-1995年红火一时，目前台湾和国外厂家都已转移至我国生产，其芯部结构为聚氨酯泡沫，外包缠CFRP、GFRP、硼纤维或kevlar纤维等。
在工业领域，有六大方面正在推广应用：
（1）土木建筑领域 主要是桥梁和抗震补强材料，特别是发生阪神、淡路、tolco和台湾省大地震后，海外的需求量大增，日本的耐震补强材料和技术已向海外扩展。另外，伴随着信息社会的发达，出现了机密泄露和通过内外部的各种情报、通信设备而相互干扰等社会问题，其对策便是利用CFRP网格混入混凝土中形成电磁波屏蔽墙加以解决。此外，CFRP管制的桁梁构架屋顶，比钢制品轻1/2，使大型结构物达到了实用化的水平，而且施工效率和耐震性能得到了大幅度提高。
（2）汽车 由于目前碳纤维的价格偏高，只能说是未来潜在的大市场。日产汽车公司的“skylinegt-r”的外装材料已使用CFRP；丰田汽车公司自1996年秋起已将CFRP用于“mark
ii ”等3种车的内装材料，这两家公司都正与东丽共同开发CFRP制车体，应用于卡车上。现最引人注目的是美国的压缩天然气（cng）压力容器和消防车的氧气压力容器。今后随着大丝束碳纤维价格的进一步下降回收技术的确立，预期将应用于汽车的许多部件和结构材料。
（3）PAN系活性碳纤维 由东邦人造丝首先产业化和上市，具有起吸附作用的微孔，吸脱附速度快，在低浓度下的吸附性能优良，可用于清酒的脱色、净化器滤材等。
（4）海底油田上的油管等 作为深海海底油田的输送管，具有轻量、强、耐腐蚀等特性。此外，平台支架、钻井套管等也需CFRP材料。
（5）风力发电用翼片 欧洲的风力发电翼片都采用CFRP材料，而随着其大型化，考虑到20-40m长的翼片其强度和质量，已开始采用CFRP。
（6）其它 CFRP和CFRPT（碳纤维增强热塑性树脂）可用于印刷轴承、凸轮、壳体、vtr、cd部件、ic托架、齿轮、制动器、泵、照相机部件、眼镜架等，目前CFRPT还用得很少。
在新工艺和新技术方面，日本三大公司和韩国cheil合成工业公司继承系统发表了PAN原丝至碳化等的新技术，其中三菱人造丝公司提出相当于T700性能水平碳纤维的PAN原丝指标。美国wilkinson公司也在研制PAN原丝，而英国国防安全部在研制中空碳纤维原丝及碳纤维。在预氧化、碳化方面，东丽最近发表了30k-100k PAN大丝束的烧成方法，可以使长度较短的大丝束进行连续碳化。三菱人造丝发明的新型碳化炉，可抑制碳化反应生产的分解物附着和堆积于炉壁和纤维上，从而稳定高效地生产高强度模的碳纤维。
东丽公司则研制一种三叶形断面的PAN原丝及碳纤维，可改进与树脂的粘合性、压缩强度和抗弯强度。
4.中国玻璃纤维及绝热材料网：碳纤维在国内外土木建筑中的应用
碳纤维及其复合材料是伴随着军工事业的发展而成长起来的新型材料，属于高新技术产品，具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，它既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。因此其近年来发展十分迅速，在航空、航天、汽车、环境工程、化工、能源、交通、建筑、电子、运动器材等众多领域得到了广泛的应用，被誉为是21世纪的新材料。
在土木建材领域中，水泥的用量最大，但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。为了改善这些弊端，人们利用碳纤维的力学特性，用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。由于碳纤维和芳纶纤维等其有强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀，对人畜无害等特点，在土木建筑应用中日益受到人们的青睐。本文重点介绍短切沥青基碳纤维复合材料在土木建筑领域的应用动向。
（1）碳纤维增强混凝土
碳纤维增强混凝土指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料。它主要用作高层建筑的外墙墙板。碳纤维增强混凝土的主要特征为；具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐 自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度为3、6mm，细度或宽度范围在7~20 m，抗拉强度范围在0.5~0.8GPa。
纤维增强材料历史悠久，早在吉埃及文明时代，就曾经使用过稻草增强晒干土砖，日本很早就将稻草或麻丝与黏土混合后用于土墙或抹灰墙中。到了近代，于1900年开发了石棉板，20世纪70年代则开发了钢纤维增强混凝土（SFRC）和玻璃纤维增强水泥（CRC），它们已经作为现代建材被广泛应用。将力学性能优异，化学性能稳定的碳纤维用于土木建筑用的纤维复合材料是伴随着碳纤维的工业化而发展的。开始用作建筑材料时，由于价格非常高，实用
碳纤维的发展现状及研究进展
２０１１年第３期 上海毛麻科技
碳纤维的发展现状及研究进展
戴自怡
（上海市毛麻纺织科学技术研究所，上海２０（）（）８２）
摘 要：介绍了碳纤维的基本特性，概述了世界及中国碳纤维的发展概况。详细论述了碳纤维在航空航天、 体育用品、工业领域应用的最新进展。碳纤维是一种物理化学性能优异的新型纤维，其在二大领域 的应用前景非常乐观。 关键词：碳纤维；复合材料；发展应用
Ｏ 前言
碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可
加工性两大特征的化工新材料，它是由有机纤维或低 分子烃气体原料加热至１５００℃所形成的纤维状碳材 料，碳含量在９０％以上…。碳纤维的密度不到钢的ｌ
／４，但抗拉强度却是钢的７～９倍，抗拉弹性也高于
钒与传统玻璃纤维（ＧＦ）相比，杨氏模量是其３倍多； 与凯夫拉纤维（ＫＦ－４９）相比，杨氏模量是其２倍
左右。碳纤维在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐高
温、抗化学腐蚀、低电阻、高导热、耐辐射［２］，在国
防、军工和民用领域均有广泛的应用前景。
１ 碳纤维发展概况
１．１世界碳纤维发展概况 近几年随着先进复合材料的发展，碳纤维需求
激增，引爆了近年来世界性的碳纤维危机，这场危机 从２００５年开始日趋明显，至２００７年达到极点。白碳
纤维危机爆发以来，各大碳纤维生产厂商急剧扩张，
扩大产能，缓解了碳纤维紧缺的供应情况。２００８年下 半年爆发了世界金融危机，实体经济受影响颇深，碳 纤维的需求也有所回落，尤其是２００９年经济衰退陷入
最低谷时，很多碳纤维制造商也推迟或放慢了自己的
发展计划。但是进入２０１０年以来，随着经济危机的好
转，全球碳纤维市场出现快速回暖的迹象。巨大需求
收稿日期：２０１ １—８—１ １ 作者简介：戴自怡，女，１ ９８４一，主要从事纺织新材 料的研究。 刺激碳纤维市场回暖，因此对碳纤维的需求总体仍处
上升趋势。目前世界碳纤维产量达到４万ｔ／年以上，
随着碳纤维应用领域的不断扩大，碳纤维的市场需求
碳纤维材料在土木工程中应用
浅谈碳纤维材料在土木工程中的应用
摘要：碳纤维复合材料（cfrp）作为一种新型材料，有着优良的物理特力学性能。近年来在土木工程中的应用越来越广泛。综述了cfrp的发展历程及主要研究成果。
关键词：碳纤维 材料特性 土木工程
1、碳纤维复合材料（cfrp）的发展历程
纤维增强聚合物复合材料frp（fiber reinforced polymer）问世于20世纪40年代。cfrp最开始由美国制造。1950年，美国空军基地在2 000℃高温下牵引人造丝得到cfrp。1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维为原丝制成纤维素基cfrp；1962年，日本碳素公司实现低模量聚丙烯腈基cfrp的工业化生产；1963年英国航空材料研究所开发出高模量聚丙烯腈基cfrp；1965年日本群马大学试制造出沥青或木质素为原料的通用型cfrp； 1969年，日本大谷杉郎从特殊的共聚pan中生产出高强、高弹模的芳香族聚酰胺纤维；1970年，日本吴羽化学公司实现沥青基纤维的工业规模生产；1972年，美国杜邦公司生产出密度1.2～1.5 t/m3强度达3 000 mpa的aramid（阿拉米德） cfrp；1980年美国金刚砂公司研制出酚醛纤维为原丝的活性碳纤维并投放市场；1996年全世界碳纤维总生产量已达17 000 t，其中聚丙烯腈基纤维占85%，其余是沥青基纤维。2002年世界聚丙烯腈基碳纤维的生产能力约为3.1万t，其中75%是小丝束碳纤维，25%是大丝束碳纤维。碳纤维材料主要由日本生产，美国其次.其他国家产量很少。 2、碳纤维在土木工程中的应用研究现状
2.1 国外的应用研究状况
cfrp材料首先应用于航天工业，这项技术在20世纪70年代已趋于成熟。在土木工程中的应用始于20世纪60年代的美国。但当时试验结果不理想，而且价格很高，所以在其后的二十多年里，frp材料在土木领域的研究与应用没有得到很大的发展。在土木工程中的应用研究直到80年代初才开始重视，但相关的研究主要集中在欧美、日本和澳大利亚等国。应用范围多集中于桥梁、海工构筑物、非磁性建筑等工程，其中桥梁方面应用较多。
碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景
碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景
摘要：碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量特种纤维，但几乎所有的碳纤维都将进一步加工成复合材料以供终端使用。碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料，以树脂、金属、陶瓷等作为基体材料，经过复合成型制成的结构材料，与传统的金属材料相比，其具有密度小、比强度／比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、耐高温、便于设计、易于大面积整体成型加工等优点。目前，碳纤维复合材料在我国的各个领域得到了广泛应用，基于此，文章对碳纤维复合材料在轻量化的应用于发展前景进行了研究，以供参考。
关键词：碳纤维复合材料；轻量化；应用研究
1不同型号碳纤维对比
碳纤维作为具有优越性质的复合材料之一，其具备高强度、高模量、耐腐蚀等性能，在军用及民用等方面均具有广阔的发展前景。但由于国外碳纤维的研究起步较早，同时又受到来自美国、日本等国家的技术垄断，导致我国的碳纤维生产技术相对落后。近年来，我国在碳纤维生产方面投入了大量资金，生产技术与研发等方面已取得阶段性成果。本文分别选取了T700级碳纤维、T800级碳纤维和东丽T700级碳纤维对其性能进行对比研究。
1.
1.
T700级碳纤维
国产T700级碳纤维表面相对粗糙，有颗粒依附，沟槽结构多，粗糙度较高，虽然有利于树脂基体之间浸润性的提高，但可能会降低产品性能的稳定性;表面氧碳含量较高有利于与树脂基体的结合;界面剪切强度与层间剪切强度相对较高，与进口碳纤维的力学特性不相上下;产品价格低于进口碳纤维，较高的性价比有利于提升其在碳纤维市场的竞争力。
1. 1.
T800级碳纤维
国产T800级碳纤维表面较为光滑，沟槽结构浅而细，凸起结构较少，产品性能较稳定;表面含氧量较高，能够有效提高表面的化学活性;可以表明:国产T800级碳纤维界面剪切强度、拉伸强度相对较高，其具有良好的力学性能。另一方面国产T800级碳纤维质量控制较稳定，与环氧树脂融合性较好。
1.3东丽T700级碳纤维
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用
目录
1. 内容概述................................................2
1.1 研究背景.............................................2
1.2 研究意义.............................................3
1.3 综述目的与范围.......................................4
1.4 结构与组织...........................................5
2. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料简介..........................7
2.1 聚醚醚酮的基本特性...................................8
2.2 碳纤维的材料特性.....................................9
2.3 纤维增强塑料的制造工艺..............................10
3. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的性能特点...................11
3.1 力学性能............................................12
3.2 耐热性能............................................13
3.3 电绝缘性能..........................................15 3.4 加工性能............................................16
4. 复合材料的研究进展.....................................17
2023年碳纤维复合材料行业市场环境分析
2023年碳纤维复合材料行业市场环境分析
随着全球经济的发展，在许多行业中，碳纤维复合材料（CFRP）已成为非常重要的材料。CFRP由碳纤维和树脂基材料组合而成，具有轻量化、高强度、高耐腐蚀性、良好的疲劳性能和优异的刚度。因此，它被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
市场环境分析：
1. 消费者需求不断增长
随着可持续发展的趋势，消费者对环保、节能、高品质的需求越来越高，这为CFRP的广泛应用提供了机会。例如，在汽车和航空领域，为了降低能耗、减少排放、提高性能，CFRP已经成为制造轻量化的重要解决方案。
2. 政策支持提高市场规模
许多国家已经制定了政策鼓励以及对CFRP的发展进行了资金支持。例如，美国能源部正在为汽车领域CFRP的研发提供3亿美元的资金支持，鼓励其广泛应用于汽车制造中。这些政策和资金支持将进一步提高CFRP的市场规模。
3. 制造技术的发展加速了市场进程
CFRP的制造技术越来越成熟，越来越多的公司在投入研发方面进行了重大投资。例如，BMW、奥迪等汽车厂商已经投入数亿美元用于CFRP的生产，而NASA和空客等航天和航空公司也在持续大规模投入CFRP的研发和制造。
4. 市场竞争日趋激烈 在CFRP的应用领域，竞争对手越来越多，市场竞争日趋激烈。因此，企业必须通过提供高品质、低成本的产品来占领市场份额。随着制造技术的不断进步，越来越多的企业将进入CFRP制造行业，从而进一步加剧市场竞争。
总之，CFRP在未来的市场环境中将继续保持强劲的增长态势，随着技术的不断进步和政策支持的增加，CFRP的应用领域将越来越广泛，并促进市场规模的持续扩大。然而，企业必须不断提高产品品质、降低生产成本、强化市场竞争能力才能在市场中获得成功。
碳纤维及其复合材料研究进展
碳纤维及其复合材料研究进展
（江苏理工学院 材料工程学院 12110116 于小健）
摘要：本文在对碳纤维介绍的基础上，简单阐述了碳纤维的结构、特性及分类，并着重介绍了碳纤维复合材料的性质、分类、应用及成型方法，包括手糊成型，树脂传递模塑，喷射成型，注射成型，纤维缠绕成型及拉挤成型工艺。
关键词：碳纤维；复合材料；分类；成型
Research progress of carbon fiber composite material
Abstract: Based on the introduction of carbon fiber, briefly discusses the
structure, characteristics and classification of carbon fiber, and emphatically
introduces the properties of carbon fiber composite materials, classification,
application and molding method, including hand lay-up molding, resin transfer
molding, injection molding, Forming and pultrusion fiber winding
Keywords: carbon fiber; composite material; classification; molding
0.序言
碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。[1]碳纤维既可用作结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。作为高性能纤维的一种，碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。
中国及部分省市碳纤维行业相关政策加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用
中国及部分省市碳纤维行业相关政策加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。
国家层面碳纤维行业相关政策
显示，近些年来，为了促进碳纤维行业的发展，中国陆续发布了许多政策，如2021年国务院发布的2030年前碳达峰行动方案加快碳纤维、气凝胶、特种钢材等基础材料研发，补齐关键零部件、元器件、软件等短板。
2016年-2022年国家层面碳纤维行业相关政策
发布时间 发布部门 政策名称 主要内容
2016年 国务院 “十三五”国家科技创新规划 重点研制碳纤维及其复合材料、高温合金、先进半导体材料、新型显示及其材料、高端装备用特种合金、稀土新材料、军用新材料等，突破制备、评价、应用等核心关键技术。
2016年 国务院 “十三五”国家战略性新兴产业发展规划 加强新材料产业上下游协作配套，在航空铝材、碳纤维复合材料、核电用钢等领域开展协同应用试点示范，搭建协同应用平台。
2016年 国务院办公厅 国务院办公厅关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见 加快推进玻璃纤维、碳纤维及其复合材料，以及玻璃基板、光纤预制棒、高压电瓷、陶瓷分离膜、闪烁晶体、激光晶体等先进无机非金属产品的首批次示范应用，加大推广应用力度，扩大新材料产业规模。
2016年 国务院 “十三五”节能减排综合工作方案 推动太阳能光伏组件、碳纤维材料、生物基纤维、复合材料和节能灯等新品种废弃物的回收利用，推进动力蓄电池梯级利用和规范回收处理。
2017年 国务院 国务院关于支持山西省进一步深化改革促进资源型经济转型发展的意见 支持山西省创建智能制造创新中心和铝镁合金、碳纤维等新材料创新中心。
2021年 国务院 2030年前碳达峰行动方案 加快碳纤维、气凝胶、特种钢材等基础材料研发，补齐关键零部件、元器件、软件等短板。
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料
碳纤维的研究现状与发展
摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。
关键词：碳纤维复合材料性能与应用
正文
一、碳纤维的性能
1.1分类
根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。
1.2性能
碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大
4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。
1.3应用领域
由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。碳纤维复合材料片。碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的1/4～1/5），拉伸模量比钢高10倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。
碳纤维复合材料在建筑工程中的运用和研究
科技任济市场2006年2月
黄钒1章文香2(1广州市第二建筑工程有限公司广州市510045)(2广东珠江工程总承包有限公司广州市521000)
摘要:纤维增强塑料(FRP)是土木工
程应用的热点，而碳纤维(CFRP)以其良好
的物理力学性能使其应用最广泛、最成熟，本
文对CFRP在土木工程中应用给以总结，并进
一步指出目前存在的问题。关键词:碳纤维复合材料，混凝土结构，
加固纤维增强塑料包括碳纤维、芳纶纤维和玻
璃纤维等，这些复合材料一般具有耐腐蚀、耐
紫外线、轻质、高强和非磁性等特点，作为工
程材料在80年代初其物理力学性能有了突破
性的改善和提高。碳纤维材料由于性能优于其
他复合材料而脱颖而出。CFRP最初应用局限
于航天、军事和船舶工程，后来范围逐步扩大
到土木工程领域，加固修复混凝土结构是自
80年代末至90年代初在初在欧美和日本等发
达国家兴起的一项新技术，目前这项技术已成
为土木工程领域研究的热点。除此之外，CFRP作为一种新的增强构件和结构体系正在
研究和应用。1,CFRP增强塑料的特点及力学性能
碳纤维是具有优越的物理力学性能的新材
料，也是目前性能最好，用途最多的增强纤
维。在土木工程结构补强中，使用较多的碳纤
维增强塑料是碳纤维片材。目前，在我国应用
最多的是日本生产的碳纤维片。这种碳纤维片
有单向片、单向预浸片、单向织布、双向织布等。CFRP增强塑料是指预浸料碳纤维(CF)，
其性能指标包括在物理力学性能方面要求其抗
拉强、弹性模量、延伸率等，在施工性和使用
耐久性方面主要要求其密度、浸透性、均匀度、耐腐蚀性等指标要求。
碳纤维增强塑料的强度是普通建筑钢材的十几倍，弹性模量与建筑钢材在同一水平上并
略高，最大可达钢材的两倍左右，具有良好的
耐久性和耐腐蚀性。下表列出了部分型号的碳纤维的主要性能指标。
2,CFRP增强塑料在土木工程中的应用
现状
2.1国外应用现状将短切碳纤维加入新混凝土中，制成碳纤
维混凝土用于新结构已有一定的工程应用;将
国内外碳纤维发展浅析
国内外碳纤维发展浅析I匾囡圆圈
展会与论坛
斯坚
(辽宁天维纺织研究建筑设计集团有限公司)
摘要：本文介绍以聚丙烯腈为原料经高温碳化制成碳纤维及其复合材料在我国的发展与应用，评述与国际先进水平存在的差距，以及未来的发展方向。关键词：聚丙烯腈基；干湿法；碳化；高模量
按力学性能，可将碳纤维分为高模量、超高模量、高强
度和超高强度四种碳纤维；按用途则可分为宇航级小丝束
碳纤维和工业级大丝束碳纤维。其中小丝柬以lK、3K、6K
(1K为1000根长丝)为主，现逐渐扩展到12K和24K；而大
丝柬是指48K、60K、120K、360K和480K等。
碳纤维不仅可以单独使用，在大多数情况下还能与橡
胶、塑料、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料。该复
合材料具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导电、导
热等优良性能，尤其在现代工业领域已得到广泛应用。
1国内碳纤维生产情况
我国自20世纪60年代开始进行碳纤维的研发与生产，国
家制定的“863”、“973”等计划都将高性能碳纤维列入重
点科技攻关项目，并取得了明显的成绩。T300碳纤维产品已实现了全流程国产化，T700与T800
碳纤维正开始进入规模化生产或小试阶段，并在研发更高
性能的碳纤维、所属材料的制备和关键设备的制造方面，实现了部分技术突破。近年来，全国各科研院所和企业先后做
了大量理论研究和实际应用，生产出一系列性能指标较高的
碳纤维及碳纤维复合材料制品，也取得了较为成熟的设计方
法和施工经验，为该领域的进一步研发创造了有利条件。现奎'国内已先后建成或正在筹建的碳纤维生产及复合
材料等相关企业有四十余家，其中多家企业已具规模。
江苏恒神纤维材料有限公司在2011年拥有自主知识产
权的千吨级全自动碳纤维生产线，建成投产产品也从T300迈向T700等更高领域。目前已有年产2000吨碳纤维的能
力，规划2014年产能达6000吨／年。
沈阳中恒新材料公司力主开发高性能碳纤维项目，计划
用5年的时间，建成年产1．25万吨聚丙烯腈基碳纤维原丝项