碳材料家族成員眾多，其中包括宏觀尺度的焦碳、金剛石、膨脹石墨、碳纖維及納米尺度的碳納米管、富勒烯和石墨烯。其中焦炭主要應(yīng)用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、化肥化工制氣等，真正用于材料制備的則是膨脹石墨、碳纖維及各種納米碳材料。這些碳材料或作為填體成為復(fù)合材料的一部分，或者本身通過(guò)編織、模壓等工藝成為密封材料、建筑材料等一系列生產(chǎn)生活中隨處可見的產(chǎn)品。
 

（圖示：碳纖維材料）

 

　　碳纖維是一種比鋁輕、比鋼強(qiáng)、比人發(fā)細(xì)、含碳量大于90%的纖維狀碳材料。它具有高沖擊強(qiáng)度、高拉伸模量、低密度、耐高溫、抗燒蝕、耐腐蝕、高電導(dǎo)和熱導(dǎo)、低熱膨脹、自潤(rùn)滑和生物相容性好等優(yōu)良性能。大多數(shù)碳纖維由不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列而成，是由sp^2雜化組成的六角形網(wǎng)面層狀堆積物，碳原子所組成的微晶是碳纖維的顯微結(jié)構(gòu)單元，層間距約為0. 3360~0.3440mm，各平行層堆積不規(guī)則，缺乏三維有序排列，呈亂層結(jié)構(gòu)。當(dāng)碳纖維經(jīng)過(guò)高溫退火，經(jīng)歷2500℃以上的高溫。碳含量大于99%，層間距隨之減少，說(shuō)明碳原子已出亂層結(jié)構(gòu)向三維有序的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，形成類石墨結(jié)構(gòu)。這兩類纖維在中國(guó)和美國(guó)按熱處理溫度的不同分為碳纖維和石墨纖維，而在日本和歐洲則習(xí)慣統(tǒng)稱為碳纖維。

 

　　碳纖維經(jīng)過(guò)18世紀(jì)初被發(fā)明用來(lái)替代燈絲后，目前廣泛應(yīng)用于紡織、材料、軍事、宇航、原子能等各個(gè)領(lǐng)城。自碳纖維伴隨 科技而開始大規(guī)模發(fā)展以來(lái)，其產(chǎn)量平均每年均以15%以上的速度增長(zhǎng)，到1990年時(shí)統(tǒng)計(jì)世界碳纖維總產(chǎn)最為10496t，之后為了適應(yīng)一般工業(yè)用碳纖維的需求，其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向大絲束方向發(fā)展并將生產(chǎn)規(guī)模從百噸級(jí)擴(kuò)大至千噸級(jí)規(guī)模。猜你喜歡：碳纖維材料的概述