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什么是碳纤维?

文章出处:悍马加固材料人气:-发表时间:2018-11-22 10:47【

碳纤维

碳是地球上非常丰富的元素之一,地球上碳的丰度列第14 位,90%的碳以碳酸钙的形式存在。同时碳是地球生命的基础,存在于所有动植物中,它们腐化、分化,形成了含碳物质,如天然气、石油、泥碳、煤等。地球上天然单质碳,也按碳的不同同素异性的晶胞特征,存在于金刚石、石墨、无烟煤中。而天然优质的金刚石、石墨矿非常稀少,大量的碳制品是人工合成的。

石墨晶体具有典型的层状结构,呈六方鳞片状和板状,钢灰色至黑色不透明半金属光泽,质软、易污,化学性质稳定,常温下不与酸碱反应,常用做电极、润滑液等。金刚石是碳元素在高温、高压条件下形成的同素异形体,为面心立方体结构,是天然存在状态中非常硬的物质,莫氏硬度为10。

纯净的金刚石无色透明,光折射率高,它因含有杂质呈黄、蓝、红、褐、黑等色,其化学性质极稳定,室温下不与酸碱反应,导电,导热,热胀系数小,常用于机械切削、研磨、地质钻探等行业。

而碳纤维为人造纤维状碳元素材料,单丝直径5~10µm,为乱层状石墨结构,是不完全的石墨结晶呈纤维轴向排列的物质。碳的石墨纤维层面主要是以碳原子共价键相结合。,而层与层之间是以范德华力相连接,因此它是各向异性材料。它密度小,耐高温,耐摩擦,耐辐射,热胀系数低,导电,导热,柔软,高抗拉强度,高弹性模量。通常将含碳的有机物纤维丝作为前驱体,用高温热氧稳定化、碳化、石墨化三个步骤来制备,主要用作树脂、金属、陶瓷的增强复合材料,其中碳纤维增强树脂(CFRP)的应用很广。

碳(石墨)纤维的质量、品种和成本80%取决于纤维前驱体(即所谓“基体”)的机械性能,通过40年的相互竞争发展到现在,无论从产品数量、质量和应用领域,聚腈基碳(石墨)纤维(PAN)都占优势,沥青基纤维获得了飞速发展并拓宽了应用,粘胶基纤维逐步缩小。


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