碳纖維是什麼?

碳纖維是什麼?

碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不鏽鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。碳纖維是不是由碳抽成的纖維呢？回答是否定的。目前，人們的技術還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能採用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱碳化而成。目前世界上產生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的碳化製得的。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹係數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。可以下這樣結論：碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經氧化、炭化等過程製得的含碳量為90%以上的纖維。

什麼是碳纖維？碳纖維是什麼意思？

碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。　　碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。

碳纖維是什麼

碳纖維--是由有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青)採用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下製成的。其結果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學性能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的複合材料(如高分子複合材料、金屬基複合材料、陶瓷基複合材料)的優異性能, 不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個複合材料廣泛應用的時代。

碳纖維研製和應用可以追溯到1850年的碳素燈絲,此後的研究應用一直處於停滯狀態,到上世紀五十年代隨著工業技術的發展和軍事工業的要求,碳纖維的研製和生產,相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業生產工藝,使碳纖維應用才進入到一個新階段。首先是在航空航天等軍事領域的應用,逐步擴展到高級民用工業,而真正用於建築工程結構加固也就只有近十多來年的歷史。

碳纖維和石墨纖維一般統稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素製取碳纖維,理論上任何有機纖維經碳化後均可製成碳纖維,實際上目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利於加強與樹脂膠的結合。

過去制約碳纖維加固技術應用的因素之一是原絲和成品的價格,剛研製成功時每公斤的碳纖維原絲價在1000美元以上,當前已降至30美元以下;碳纖原絲產量最高的國家仍是日本和美國,而以碳纖布商品進入中國大陸市場的則有日本、法國、瑞士和臺灣等地的產品,用進口原絲加工編織的國產碳纖布亦開始進入市場,市場競爭日趨激烈,價格正在逐漸下降。

應用:碳纖維成品在土木工程中應用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用範圍,而當前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.167mm;碳纖維複合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經過樹脂浸漬固化而成,主要用於樑、板的加固,用纖維板加固的結構,外形規整,施工簡便,但原材單價較高,國內使用尚不普及。

高性能碳纖維布的最主要指標仍是其強度、彈性模量和斷裂伸長.一般抗拉強度都在3500 Mpa 以上,彈模在230000 Mpa 以上, 伸長率在1.4%以上,結構加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能,廣泛用於鋼筋混凝土結構的樑、板、柱和構架的節點加固,也很適合用於古建築物或砌體結構的維修加固,恢復和提高結構的承載能力和抗裂性能,國內外成功的應用實例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺灣大地震後之後,碳纖維作為耐震補強材料和技術的地位得到了進一步的發展和確定。

近年來在國內不少高等院校、科研部門、和各大設計院參與到對碳纖維的應用和研究,目前國家還沒有頒佈正式的設計和施工規範,在建設部確定的研究項目中,已包括有“纖維增強複合材料(FRP)用於城......

碳纖維是什麼材料？

碳纖維屬於高分子材料，是目前材料領域強度最高的一種材料，強度達4900MPa以上，是普通鋼強度的10倍以上，同時具有良好的導電、耐酸鹼、耐高溫、X射線透過率等諸多優良特性的材料。

碳纖維 屬於什麼材質？ 製作原材料是什麼

碳纖維

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碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。

碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹係數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。

碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉縴維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性突出。

中文名：碳纖維

外文名：carbon fiber

特點：兼具紡織纖維的柔軟可加工性

本質：微晶石墨材料

抗拉強度：在3500兆帕以上

抗拉彈性模量：230到430G帕

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組成結構

碳纖維

圖冊 8張

碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個碳原子，排列不如石墨那樣規整，層與層之間借範德華力連接在一起。

通常也把碳纖維的結構看成由兩維有序的結晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分佈對碳纖維的性能影響較大。

當孔隙率低於某個臨界值時，孔隙率對碳纖維複合材料的層間剪切強度、彎曲強度和拉伸強度無明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%範圍內時，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強度大約降低7%。通過對碳纖維環氧樹脂和碳纖維雙馬來亞胺樹脂層壓板的研究看出，當孔隙率超過0.9%時，層間剪切強度開始下降。由試驗得知，孔隙主要分佈在纖維束之間和層間界面處。並且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，並顯著降低了層合板中層間界面的面積。當材料受力時，易沿層間破壞，這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應力集中區，承載能力弱，當受力時，孔隙擴大形成長裂紋，從而遭到破壞。

即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養護週期運用不同的預浸方法和製造方式），它們也表現處完全不同的力學行為。力學性能隨孔隙率的增加而下降的具體數值不同，表現為孔隙率對力學性能的影響離散性大且重複性差。由於包含大量可變因素，孔隙對複合材料層壓板力學性能的影響是個很複雜的問題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學性能；靜態或者動態的荷載。

相對於孔隙率和孔隙長寬比，孔隙尺寸、分佈對力學性能的影響更大些。並發現大的孔隙（面積>0.03mm2）對力學性能有不利影響，這歸因於孔隙對層間富膠區的裂紋擴展的產生影響。

碳纖維幹什麼用

碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不鏽鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。用碳纖維與塑料製成的複合材料所做的飛機不但輕巧，而且消耗動力少，推力大，噪音小；用碳纖維制電子計算機的磁盤，能提高計算機的儲存量和運算速度；用碳纖維增強塑料來製造衛星和火箭等宇宙飛行器，機械強度高，質量小，可節約大量的燃料。1999年發生在南聯盟科索沃的戰爭中，北約使用石墨炸彈破壞了南聯盟大部分電力供應，其原理就是產生了覆蓋大範圍地區的碳纖維雲，這些導電性纖維使供電系統短路。

目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能採用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱炭化而成

碳纖維是什麼材料

碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維

無機非金屬材料

什麼是碳纖維

碳纖維材料又被稱為碳纖維原料。碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層複合而成的材料。因為它又輕又堅硬，所以它的用途很廣泛。　　物理結構與化學特性是前面為直徑6微米的碳纖維與後面人類頭髮的比較每一根碳纖維由數千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米；在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構成；一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。　　導熱能力高但傳電能力低，碳纖維的比熱容量亦比銅低；當加熱的時候，碳纖維會變厚而短；雖然碳纖維的天然顏色是黑色，但可以把它染上不同的顏色