碳纤维是什么 碳纤维的应用

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。

碳纤维是什么

碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。

碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。碳纤维直径只有5微米，相当于一根头发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上。

碳纤维的应用

‌航空航天‌：碳纤维以其轻质和高强度的特性，被广泛应用于飞机制造中，用于机身、机翼、尾翼等部件，有效减轻重量，提高燃油效率。

‌压力容器‌：碳纤维复合材料因其优异的力学性能和耐腐蚀性能，被用于化工、石油、天然气等行业的压力容器制造。

‌汽车‌：碳纤维复合材料在汽车领域的应用日益广泛，用于车身、底盘、发动机罩等部件，降低重量，提高刚性和抗冲击性能。

‌海洋‌：碳纤维复合材料因其耐腐蚀性和抗疲劳性，被用于船舶制造、海洋油气开采设备等。

‌体育休闲用品‌：碳纤维被用于钓鱼竿、高尔夫球杆、自行车等体育用品中，提升产品的性能和用户体验。

碳纤维的性质

碳纤维的力学性能

碳纤维的力学性能主要包括高强度和高模量。其拉伸强度和模量随着工艺和原丝结构的不同而变化，实际强度和模量通常低于理论值。纤维中的缺陷如结构不均、直径变异、微孔、裂缝或沟槽、杂质等都会影响其强度。

碳纤维的物理性质

碳纤维的密度在1.5~2.0g/cm³之间，具有低电阻、高热传导系数、低热膨胀系数等特性。其热膨胀系数有各向异性特点，平行于纤维方向为负值，垂直方向为正值。碳纤维的比热容为0.712kJ/(kgK)，在纤维方向上的热导率可以超过铜，最高可以达到700W/(mK)。

碳纤维的化学性能

碳纤维的化学性质与碳相似，对一般酸碱多是惰性的，但在强氧化剂作用下会发生氧化。它具有很好的耐低温性能，还能耐油、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。碳纤维在高于1500℃时强度才会下降，但不接触空气的情况下强度保持良好。