碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是⼀种含碳量在95%以上的⾼强度、⾼模量纤维的新型纤维材料。它是由⽚状⽯墨微晶等有机纤维沿纤维轴向⽅向堆砌⽽成，经碳化及⽯墨化处理⽽得到的微晶⽯墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量⽐⾦属铝轻，但强度却⾼于钢铁，并且具有耐腐蚀、⾼模量的特性，在国防军⼯和民⽤⽅⾯都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，⼜兼备纺织纤维的柔软可加⼯性，是新⼀代增强纤维。 碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量⾼，密度低、⽐性能⾼，⽆蠕变，⾮氧化环境下耐超⾼温，耐疲劳性好，⽐热及导电性介于⾮⾦属和⾦属之间，热膨胀系数⼩且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维与传统的玻璃纤维相⽐，杨⽒模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相⽐，杨⽒模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。水过滤芯
物理性质
碳纤维兼具碳材料强抗拉⼒和纤维柔软可加⼯性两⼤特征，是⼀种的⼒学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每⽴⽅厘⽶，这除与原丝结构
有关外，主要决定于炭化处理的温度。⼀般经过⾼温3000℃⽯墨化处理，密度可达2.0克每⽴⽅厘。再加上它的重量很轻，它的⽐重⽐铝还要轻，不到钢的1/4，⽐强度是铁的20倍。
碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。碳纤维的⽐热容⼀般为7.12。热导率随温度升⾼⽽下降平⾏于纤维⽅向是负值(0.72到0.90)，⽽垂直于纤维⽅向是正值(32到22)。
金属规整填料碳纤维的⽐电阻与纤维的类型有关，在25℃时，⾼模量为775，⾼强度碳纤维为每厘⽶1500。这使得碳纤维在所有⾼性能纤维中具有最⾼的⽐强度和⽐模量。
同钛、钢、铝等⾦属材料相⽐，碳纤维在物理性能上具有强度⼤、模量⾼、密度低、线膨胀系数⼩等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维除了具有⼀般碳素材料的特性外，碳纤维编织布其外形有显著的各向异性柔软，可加⼯成各种织物，⼜由于⽐重⼩，沿纤维轴⽅向表现出很⾼的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其⽐强度、⽐模量综合指标，在现有结构材料中是最⾼的。
碳纤维树脂复合材料抗拉强度⼀般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦⾼于钢；因此CFRP的⽐强度即材料的强度与其密度之⽐可达到2000兆帕以上，⽽A3钢的⽐强度仅为59兆帕左右，其⽐模量也⽐钢⾼。
与传统的玻璃纤维相⽐，杨⽒模量(指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量)是玻璃纤维的3倍多；与凯芙拉纤维相⽐，不仅杨⽒模量是其的2倍左右。碳纤维环氧树脂层压板的试验表明，随着孔隙率的增加，强度和模量均下降。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量的影响⾮常⼤；拉伸强度随着孔隙率的增加下降的相对慢⼀些；拉伸模量受孔隙率影响较⼩。
碳纤维还具有极好的纤度(纤度的表⽰法之⼀是9000⽶长纤维的克数)，⼀般仅约为19克，拉⼒⾼达300kg每微⽶。⼏乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多⼀系列的优异性能，因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。
在不接触空⽓和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000度以上的⾼温，具有突出的耐热性能，与其他材料相⽐，碳纤维要温度⾼于1500℃时强度才开始下降，⽽且温度越⾼，纤维强度下降越⼤。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因⽽碳纤维忌径向强⼒(即不能打结)⽽其他材料的晶须性能也早已⼤⼤的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。
化学性质
FANPN
蒙砂膏碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对⼀般碱性是惰性的。在空⽓中温度⾼于400℃时则出现明显的氧化，⽣成CO与CO2。碳纤维对⼀般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在⽣锈的问题。有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强
碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年，它仍保持纤
全不存在⽣锈的问题。有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年，它仍保持纤维形态。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作⽤下发⽣氧化，碳纤维的电动势为正值，⽽铝合⾦的电动势为负值。当碳纤维复合材料与与铝合⾦组合应⽤时会发⽣⾦属碳化、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。碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒⽓体和减速中⼦等特性。
⼯艺流程
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。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。
从粘胶纤维制取⾼⼒学性能的碳纤维必须经⾼温拉伸⽯墨化，碳化收率低，技术难度⼤、设备复杂，产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所⽤；由沥青制取碳纤维，原料来源丰富，碳化收率⾼，但因原料调制复杂、产品性能较低，亦未得到⼤规模发展；由聚丙烯腈纤维原丝可制得⾼性能的碳纤维，其⽣产⼯艺较其它⽅法简单⼒学性能优良，⾃20世纪60年代后在碳纤维⼯业发展良好。
聚丙烯腈基碳纤维的⽣产主要包括原丝⽣产和原丝碳化两个过程。
原丝⽣产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、⽔洗、上油、烘⼲收丝等⼯序。
甲基化学式碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、⾼温碳化、表⾯处理、上浆烘⼲、收丝卷绕等⼯序。裤衩裙
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