应用范围

①高温炉的隔热保温材料，它是目前**可在2000-3000度高温下使用的隔热材料。

②C/C复合材料的增强材料如制作高尔夫球杆、钓鱼杆、羽毛球杆等。

③高温过滤材料和腐蚀性液体的过滤材料。

④电子及能源方面应用，如高容量电容、蓄电池等。

⑤抗静电材料。

科技名词定义:

中文名称：碳纤维

英文名称：carbon fiber

定义：

由碳元素构成的无机纤维。纤维的碳含量大于90%。一般分为普通型、高强型和高模

型三大类。

应用学科：

材料科学技术（一级学科）；

高分子材料（二级学科）；

纤维（二级学科）；

特种纤维（二级学科）

以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

       碳纤维（carbon fiber），顾名思义，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----、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。

材料简介:

      碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。

      碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。 　　碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/c--)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/c--)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。 

化学性质:

      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。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，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，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。 

制备:

      碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于--0GPa的称为超高模型。随着航天和**工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2%。用量**的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。 　　目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

产业现状:

      目前世界碳纤维产量达到4万吨/年以上，全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德国SGL西格里集团，韩国泰光产业，中国台湾省的台塑集团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。 　　中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了500吨/年原丝、200吨/年PAN基碳纤维（只有东丽碳纤维T300水平），使中国碳纤维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。 　　从2000年开始中国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的--法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。 

      随着近年来中国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点。 

 汽车外壳:

      中科院宁波材料所把一辆碳纤维小汽车开进了高交会，赚足了眼球———亮点主要在外壳上：在普通材质的汽车引擎盖上，榔头用力敲击，漆盖上很有可能会有凹陷，而这辆车的车壳却非常坚固，用力敲击车盖后会迅猛反弹，表面丝毫未损。 　　“这是碳纤维复合材料做的车子，比起普通用钢材制造的汽车，它的**特点是轻和快。”中科院宁波材料所的赵晓光向记者介绍说，这辆车抛弃了传统的钢结构，大量采用弹纤维材料制成，比普通钢材的汽车重量能减少60%。在同样用油情况下，这辆车每小时可以多开50公里。 　　体重减轻了，安全性如何？虽然碳纤维的看起来像塑料，但实际上这种材料抗冲击性比钢铁强，特别是用碳纤维做成的方向盘，机械强度和抗冲性相比大大提高。在复合材料的“武装”下，这辆小车反倒成了家用车中的“装甲车”。据赵晓光透露，现在，这种碳纤维材料已经在高速列车的裙摆上应用。

碳纤维加固:

      碳纤维加固包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维材料用于混凝土结构加固修补的研究始于80年代美、日等发达国家。我国的这项技术起步很晚，但随着我国经济建设和交通事业的飞速发展，现有建筑中有相当一部分由于当时设计荷载标准低造成历史遗留问题，一些建筑由于使用功能的改变，难以满足当前规范使用的需求，亟需进行维修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。 

技术标准:

    国内最早通过的规范是2003年《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，其编号为CECS146：2003, 已经被**的国家标准规范2006《混凝土结构加固设计规范》代替,其编号为GB 50367-2006. 碳纤维加固最近的国标是《结构加固修复用碳纤维片材》GB/T 20490-2008,08年10月1日起执行。 《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》