碳化硅纤维简介
1-第一章 纤维的分类及发展r1解析
(4) 木棉
属果实纤维； 由附着于木棉蒴果壳体内壁的细胞发育生长而成；
(a) 开裂木棉果实 (b) 纤维表面 图1-3木棉纤维果实及纤维形态图
木棉纤维主要性能：
纤维长8-32mm，直径15-45um； 表面光滑、无转曲，截面为大中腔、圆形的管状物； 纤维梢端较细、封闭，中段较粗，尾段稍细、有闭 合的开口； 中腔的中空率达80％-90％，回潮率10％-11％，密 度小（0.29g/cm3),强度低(0.8-1.4cN/dtex)，抱 合力差，弹性小。 不适合单纤维纺纱，可混纺，尤其适于作为絮填隔 热吸声材料和浮力救生材料。
绵羊毛纵、横截面
绵羊毛的分类
按细度和长度分：超细毛、细毛、半细毛、 粗毛和长毛等； 按羊种品系分：改良毛和土种毛； 按羊毛质地均匀性分：同质毛和异质毛 按颜色分：本色毛和彩色毛； 按名称分：美利努细羊毛、考力代半细羊 毛、林肯长羊毛等。
② 山绒
又叫“开司米”或“克什米尔”，是山羊的 绒毛，通过抓、梳获得（称抓毛）。 无髓质，强伸性、弹性都优于相同细度的 绵羊毛； 鳞片的环状与完整性特征明显，且大而稀， 紧贴于毛干，手感柔软滑糯； 细度14-16um，长度35-45mm，短绒率18％20％； 易卷缩，纯纺难度大，易起球、毡缩，通 常与80-100支细羊毛混纺使用。
（4）按纤维资源状态（一般指天然纤维）
大宗纤维：棉花、绵羊毛、麻类纤维和桑蚕丝等； 特种纤维：产量稀少、经济和应用价值高的天然纤维，一 般为动物类纤维，如极细羊毛、山羊绒、牦牛绒、蜘蛛丝等。
第二节 各类常用纤维简介
一、天然纤维素纤维 1．棉
(1) 棉纤维的组成与特性
棉纤维是由胚珠(即将来的棉籽)表 皮壁上的细胞伸长加厚而成的。一个 细胞长成一根纤维. （a）棉纤维的形态 为多层状带中腔结构，有天然转曲；
新型合成导线技术
传统的 Ａ ｓ ｃ Ｒ系列导线 ， 了实现低垂 度 、 容 为 大 量， 主要是通过改善铝 和钢的材质来实现导体部 分的铝耐高温和控制钢芯部分热膨胀等。 Ｅ本 研 发 的 ＳＣ Ａ ｌ ｉ／ Ｌ导线 与传 统 Ａ Ｓ Ｃ Ｒ系 导
２ １ 股 线性 能 ．
ＳＣ Ａ ｉ／ Ｌ股线 特 性 评 价 试 验 结 果 见 表 ２ 。试
验数据表明， 股线的拉伸强度、 导电率 、 弹性 系数 、
・ －— —
１ ２ ．— ５ — —
维普资讯
第２ ９卷
第 ２期
黑 龙 江 电 力
２０ ０７年 ４月
纤维 的各 种特性 进行 了比较 ， 如表 ｌ 所示 。
表 ｌ 镀 锌钢 线和 ＳＣ纤维的各种特性 比较 ｉ
２ ＳＣ纤维复化导线特性 ｉ
热性好 ， 基体金属铝的相容性好 ， 并可以极高的水 平全部满足改善导线所要求 的“ 质量轻、 高强度、 耐高温 、 膨胀低 、 线 高弹性 ” 等性能 。为便 于参
考， 对增强 Ａ Ｓ Ｃ Ｒ导线 张力所 用 的镀锌 钢线 和 ＳＣ ｉ
收稿 日期 ：２０ ０ ０６— ６—１ ３
作者简介 ：孙福珠（９ ８一 ， ， ８ 年毕业 于黑龙江大学 １语系， 泽审。 １５ ） 女 １ ５ ９ ３ 副
维普资讯
Ｖ １２ ， ｏ ２ ｏ．９ Ｎ ．
Ｈｅ ｏｇ ａ ｇＥｅｔｃＰ ｗ ｒ ｉ ｎ ｊ ｎ ｌ ｒ ｏ ｅ ｌ ｉ ｃｉ
Ａ ｒ２０ ｐ． ０ ７
新 型 合成 导 线技 术
孙福珠 吕 晶 ，
（． １ 黑龙江省 电力科学研 究院， 黑龙江 哈 尔滨 １０ ３ ； ． ５ ０ ０ ２ 黑龙江电力职工大学 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ３ ） ５ ０ ０
多晶碳化硅和单晶碳化硅
多晶碳化硅和单晶碳化硅简介碳化硅（Silicon Carbide，简称SiC）是一种重要的半导体材料，具有优异的物理和化学特性。
在碳化硅中，多晶碳化硅和单晶碳化硅是两种常见的形态。
本文将介绍多晶碳化硅和单晶碳化硅的特点、制备方法、应用领域等方面的内容。
多晶碳化硅特点多晶碳化硅（Polycrystalline Silicon Carbide）是由许多小晶粒组成的材料。
其晶粒结构不规则，晶界较多。
多晶碳化硅具有以下特点：1.机械性能：多晶碳化硅具有较高的硬度和强度，具备优异的耐磨性和耐腐蚀性。
2.热性能：多晶碳化硅具有较低的热膨胀系数和优异的热导率，能够在高温环境下保持稳定性。
3.电性能：多晶碳化硅具有优异的耐高电压和耐高温性能，可用于高功率电子器件。
4.光学性能：多晶碳化硅具有较高的折射率和透过率，适用于光学元件制造。
制备方法多晶碳化硅的制备方法主要有：1.化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）：通过在高温下将预先制备好的气体分子进行化学反应，使碳化硅沉积在基底上。
2.碳化硅晶粉烧结法：将碳化硅晶粉进行烧结，使其结晶并形成多晶碳化硅。
应用领域多晶碳化硅在各个领域都有广泛的应用，主要包括：1.电子器件：多晶碳化硅可用于制造功率器件、电阻器、电容器等。
2.光学元件：多晶碳化硅具有优异的光学性能，可用于制造激光器、光纤等。
3.机械零件：多晶碳化硅具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，可用于制造轴承、密封件等。
单晶碳化硅特点单晶碳化硅（Single Crystal Silicon Carbide）是由一个完整的晶体构成的材料。
其晶界较少，晶粒结构规整。
单晶碳化硅具有以下特点：1.电性能：单晶碳化硅具有较高的电子迁移率和较低的电阻率，可用于制造高性能的电子器件。
2.光学性能：单晶碳化硅具有较高的光学透过率和较低的光吸收率，适用于光学器件制造。
3.稳定性：单晶碳化硅具有良好的化学稳定性和热稳定性，可在极端环境下使用。
碳化硅电导率
碳化硅电导率简介碳化硅（Silicon Carbide，SiC）是一种非常特殊的材料，具有优良的物理和化学性质。
其中，碳化硅的电导率是其重要性能之一。
本文将从多个角度全面、详细、完整地探讨碳化硅电导率的相关内容。
碳化硅电导率的基本概念电导率是衡量物质导电性能的重要指标之一。
碳化硅电导率是指碳化硅材料在一定条件下的电导率大小。
碳化硅具有比传统的硅（Silicon）材料更高的电导率，这使得碳化硅在高温、高频等应用领域具有广泛的应用前景。
碳化硅电导率的影响因素1. 结构因素碳化硅的晶体结构对其电导率具有重要影响。
碳化硅可以分为立方晶型（3C-SiC）、六方晶型（6H-SiC）和四方晶型（4H-SiC）等多种类型。
不同晶型的碳化硅由于其晶格结构的不同，导致了其电导率的差异。
2. 掺杂因素碳化硅的电导率可以通过掺杂来实现调控。
常见的掺杂元素有氮（N）、铝（Al）、硼（B）等。
掺杂可以改变碳化硅的电子浓度和载流子迁移率，从而影响其电导率。
不同掺杂类型和掺杂浓度对碳化硅电导率的影响是复杂的，需要进一步研究和实验。
3. 温度因素温度是影响碳化硅电导率的重要因素之一。
一般情况下，随着温度的升高，碳化硅的电导率会增加。
这是因为温度升高会导致碳化硅中载流子的激发和迁移增加，从而提高了电导率。
然而，当温度进一步升高到一定程度时，碳化硅的电导率可能会出现饱和或下降的现象，这是由于高温下材料中发生的其他复杂物理化学反应引起的。
碳化硅电导率的应用碳化硅电导率的高值使其在多个应用领域具有广泛的应用前景。
以下是碳化硅电导率应用的几个范例：1. 电子器件碳化硅具有优异的高温特性和高功率特性，适用于制造高频、高电压、高温电子器件。
其中，碳化硅薄膜晶体管（SiC TFT）广泛应用于射频功率放大器、微波器件等领域。
2. 功率模块碳化硅功率模块是一种新型的功率半导体器件，具有高电导率、高耐压、低开关损耗等特点。
其广泛应用于电动车充电桩、太阳能逆变器等功率变换装置。
红外光源 碳化硅
红外光源：碳化硅简介红外光源是通过电磁辐射产生红外光的装置。
红外光在众多领域中都具有广泛的应用，包括红外成像、红外通信、热成像等。
而碳化硅则是一种常见的红外光源材料，具有较高的发光效率和稳定性。
本文将介绍碳化硅作为红外光源的原理、特性、制备方法以及应用前景等内容。
一、红外光的基本原理红外光是指波长在700纳米至1毫米之间的电磁波。
在这一波长范围内，红外光具有特殊的热效应，可以通过红外摄像、红外传感器等来感知和利用。
红外光的产生和发射需要一种适当的光源，这就是红外光源。
二、碳化硅作为红外光源的特性碳化硅作为一种材料，在红外光源领域具有许多优良的特性，包括： 1. 宽波长范围：碳化硅可以产生从红外A波段到红外C波段的广泛波长范围的红外光，在可见光和热成像之间架起了一座桥梁。
2. 高发光效率：碳化硅红外光源具有较高的发光效率，可以充分利用电能转化为红外光。
3. 高温稳定性：碳化硅具有高温稳定性，不易发生热解或氧化等失效现象，可以在高温环境下长时间稳定工作。
4. 寿命较长：碳化硅红外光源寿命较长，可以提供持久稳定的红外光辐射。
三、碳化硅红外光源的制备方法碳化硅红外光源的制备方法多种多样，下面介绍两种常见的方法： 1. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积是一种常用的制备碳化硅红外光源的方法。
通常可以通过将预先制备的碳化硅粉末加热至高温来产生碳化硅气体，然后在基底上进行沉积，最后形成均匀的碳化硅薄膜。
这种方法制备的碳化硅红外光源具有良好的结晶性和较高的发光效率。
2. 碳化硅粉末烧结：该方法通常是将碳化硅粉末制备成相应形状的样品，然后通过高温烧结来获得具有一定厚度和结晶性的红外光源。
这种制备方法的优势在于操作简单、成本较低，适用于小规模的红外光源生产。
四、碳化硅红外光源的应用前景碳化硅红外光源的优良特性使其在许多领域中都有广泛的应用前景，包括但不限于：1. 红外成像：碳化硅红外光源可用于红外相机、红外夜视仪等红外成像设备，通过捕捉红外光来实现昼夜监控和目标识别。
纤维的分类及发展
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B、按棉花的初步加工分类
C、按棉纤维的成熟度分类：
成熟度:纤维胞壁的增厚的程度
P
P
δD
P
P
未成熟
成熟
过成熟
实际形状
图1-2 棉纤维成熟度的理论几何图示
引入取值范在0~5的纤维成熟度系数M ，即指棉纤维截面中 段恢复成圆形后相应于双层壁厚与外径之比的标定值
2 0.050.15M
D
M20(2 D)1
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(2)棉纤维的截面结构
初生层：棉纤维伸长期形成的初生细胞
壁，由网状的原纤组成，它的外皮是一 层极薄的腊质与果胶。
次生层：棉纤维在加厚期淀积而成的
部分，几乎都是纤维素。在次生层中以 束状小纤维的形态与纤维轴倾斜呈螺旋 形，并沿纤维长度方向有转向。
中腔：棉纤维生长停止后遗留下来的
内部空隙，中腔内留有少量原生质和细 胞核残余，对棉纤维颜色有影响。
两型毛：具有鳞片层、皮质层和有断续髓质层。毛 纤维有显著的粗细不匀，纺纱性能差些。
粗毛：具有鳞片层、皮质层和连续的髓质层。纺纱 性能较差。
死毛：除鳞片层外，整根纤维几乎全部是髓质层， 色泽呆白，脆弱易断，无纺纱价值。
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2、按毛被上的纤维类型分：
同质毛：羊体各毛丛由同一类型毛纤维组成。 纤维的细度、长度基本一致。一般按细度分成 各种支数毛。
依来源和习惯分为天然纤维和化学纤维两类
天然纤维：凡是自然界里原有的或从经人工种 植的植物中、人工饲养的动物毛发和分泌液中 直接获取的纤维，统称为～
化学纤维：凡用天然的或合成的高聚物以及无 机物为原料，经过人工加工制成的纤维状物体， 统称为～
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1、主要天然纤维的来源分类与名称
分 类
FRP
FRP简介FRP制品FRP 英文名：Fiber Reinforced Plastics FRP—制造型企业流程资源控制系统FRP(Flow Resource Planning)Flow (流程) ——制造型企业加工生产流程Resource (资源) ——物资、劳力、时间、需求Planning (计划) ——反馈、控制、统计、核算FRP系统通过信息化手段，使计划、统计、仓储和很多基层管理岗位逐渐被计算机取代，打破了制造型企业生产模式中的人海战术。
FRP--(Fiber Reinforced Plastics )纤维增强复合塑料，根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等；纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。
纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。
基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。
根据纤维的长短，FRP可分为短纤维增强复合塑料和长纤维（或称连续纤维）增强复合材料塑料。
根据纤维性能可以分为高性能纤维复合材料和工程复合材料。
编辑本段特性(1)轻质高强相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。
因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。
某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。
部分材料的密度、强度和比强度见表1-1。
(2)耐腐蚀性能好FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。
已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。
(3)电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。
高频下仍能保护良好介电性。
复合材料简介
复合材料简介学院：电子信息与自动化专业：电气工程及其自动化学号：11023214姓名：乔盖群综述：复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。
从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。
20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。
50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
定义：由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料。
除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。
分类：复合材料是一种混合物。
在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
④混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。
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碳化硅纤维
结构
从形态上分有晶须和连续纤维两种。
晶须是一种单晶，碳化硅晶须的直径一般为0.1～2um，长度为20～300um，外观是粉末状。
连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。
制备
碳化硅长丝的制造过程是将聚硅烷在400℃以上，发生热转位反应，使侧链上的甲基以亚甲基的形式，导入主链的硅-硅间，形成聚碳硅烷,然后通过干法纺丝或熔体纺丝制成纤维。
为防止纤维在碳化过程中发生熔融粘接，须先在较低温度下作不熔化处理。
不熔化纤维在真空或惰性气体中加热至1200～1500℃，侧链的甲基与氢同时脱出后只留下硅-碳的骨架成分，并形成β-碳化硅结构的纤维。
最后进行上浆处理及集束卷绕。
上浆剂的种类视最终用途而定，用于增强塑料时上浆剂可选用环氧树脂，增强金属及陶瓷时则要求进一步在较低温度下将上浆剂热分解掉。
由—碳化硅细晶粒组成的连续纤维，可用气相沉积或纺丝烧结法制造。
性能
碳化硅纤维的最高使用温度达1200℃，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达1960～4410MPa，在最高使用温度下强度保持率在80%以上，模量为176.4～294GPa，耐辐照和吸波性能，具有良好的高温性能、高强度、高模量和化学稳定性。
应用及发展趋势
碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。
用做增强材料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。
碳化硅纤维复合材料较多应用于国防军工，主要包括：航空、航天等高技术领域，像先进战斗机、空天飞机、航空发动机、战术导弹和电子组件等，达到减重、提高工作温度、热膨胀系数匹配和提高热导率等目的。
就碳化硅纤维来说，今后的发展趋势，主要是从合成方法上简化工艺流程，制取加工性能优越的先驱体，改进工艺，降低成本，提高性能，开发用途。
另一个趋势是深入对反应机理和碳化硅纤维及其复合材料的性能与微观结构的研究。
从而寻求改进加工性能和使用性能的途径。