碳纤维材料的概述

　　目前，市场上供应的碳纤维按原料分有粘胶碳纤维、聚丙烯腈(PAN)碳纤维和沥青碳纤维三类。用人选丝制造碳纤维的历史可以追溯到1880年爱迪生发明的白炽电灯丝，但那种碳纤维含有大量孔隙，是非常脆弱的。近代碳纤维的研究起始于本世纪50年代中期，那时是在1000℃下的惰性气氛中处理人造丝来制备碳纤维，其抗张强度仅为275MPa。1959年出现了低温预处理、高温再碳化的分段工艺，使碳纤维的抗张强度提高到330-900MPa之间。
 

（图示：碳纤维原丝）
 

　　在60年代进行广泛研究的荃础上，发现碳纤维的强度和模量与它的晶体结构有关，理想的结构应为无明显孔隙的石般结构，且其晶体沿纤维轴取向。Bacon指出，当石墨基面(dool)平行于纤维轴时，其杭张强度高于20GPa，弹性模量高于690GPa，并得出理论上最大弹性模量为1000GPa。为了尽可能接近这种理想结构，应从以下三个方面改进技术措施。第一是原材料的选择，应该选择碳化过程中残碳量高，失重少以减少收缩，同时还应有高度的分子取向性，并能在后序工艺阶段得以保持。第二是碳化前的预处理，处理的目的是稳定碳纤维，防止它熔化或分解。第三是碳化、石墨化工艺的选择，这个阶段的工艺对碳纤维的力学能力有很大的影响，特别是抗拉强度和模量。

 

　　除了上述的处理外，不能忘了碳纤维的表面处理，它能让碳纤维和基体材料结合紧密。关于表面处理的内容，这篇文章就不细细讲了，感兴趣的可以看看无锡威盛官网的另一篇文章《碳纤维表面处理方法有哪些》。