碳纖維在復合材料大家族中,一直是人們關(guān)注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使復合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。
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碳纖維是由含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。
碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結(jié)構(gòu)材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。在強度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領(lǐng)域,在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。
碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術(shù)的需要而產(chǎn)生的,現(xiàn)在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫(yī)學領(lǐng)域。隨著尖端技術(shù)對新材料技術(shù)性能的要求日益苛刻,促使科技工作者不斷努力研究,碳纖維的性能也不斷完善和提高。80年代初期,高性能及超高性能的碳纖維相繼出現(xiàn),這在技術(shù)上是又一次飛躍,同時也標志著碳纖維的研究和生產(chǎn)已進入一個高級階段。