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主题：碳纤维 小组成员： 鲍丽红 励忠忠 唐元平 郎雷 李广龙 徐晔潇 碳纤维 碳纤维的历史 碳纤维的结构与性能 碳纤维的生产制备 碳纤维的应用 碳纤维的发展趋势 什么是碳纤维 碳纤维（carbon fiber)是含碳量高于90%的纤维状碳素材料，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。 碳纤维是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化制得。 碳纤维历史 1959年日本人进藤昭男发明了用聚丙烯腈( PAN)原丝生产碳纤维的方法。 1965年,日本大谷衫郎成功研制出沥青基碳纤维，从此，沥青成为生产碳纤维的新原料。 1967年日本东丽公司成功生产 T300PAN—CF。 20世纪 70年代末以来 ，特别是进入90年代以后 ,由于 PAN基碳纤维性能优越 ,应用领域日益扩展。 到2005年前后，世界碳纤维的生产能力在3.4～3.8万吨左右，主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家和我国台湾省。 世界 PAN基碳纤维进入发展旺盛的成熟期 ,产量约占全球碳纤维总产量的 90% ,生产能力约为 31565t/a。 超高模量的沥青碳纤维长丝发展也很快，世界总产能已达950t/a ，美国Amoco公司产能为 230t/a 、日本三菱公司和日本石墨纤维公司产能分别为600t/a 和120t/a 。 黏胶基碳纤维的产量不足世界碳纤维总产量的1%，它虽然不会有大的发展,但也不会被彻底淘汰出局。 日本有三家大公司是世界著名的碳纤维生产企业 ： 东丽公司 东邦人造丝公司 三菱人造丝公司 国内碳纤维发展 我国生产企业尚未掌握碳纤维产业化生产技术。我国目前还没有一条产业化规模的碳纤维生产线 ,小批量生产主要来自几家科研单位,如山西煤化所、 上海合纤所、 北京化工大学、 山东工业大学等。 制约我国碳纤维发展的 “瓶颈 ”是聚丙烯腈原丝质量不过关。 碳纤维的分类 按力学性质： 高强型 高模型 通用型等 按原料划分： 聚丙烯腈基 沥青基 酚醛树脂基 纤维素（以粘胶纤维为主）基 碳纤维的结构 每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。 在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。 两者差别在于层与层之间的连结。 石墨是晶体结构，它的层间连结松散。 而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。这样便防止滑移增强物质强度。 碳纤维的优良性能 碳纤维的优良性能 (1)在纤维轴方向显示高抗拉强度和高弹性模量 碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。 是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。 (2)不生锈、耐腐蚀 除了浓度大于75%的硝酸和硫酸外，盐酸、硝酸、硫酸和一些有机溶剂都无法腐蚀碳纤维。 其耐腐蚀性能远优于不锈钢。在一份硝酸（浓度70%）和三份盐酸（浓度37%）配成的“王水”中，碳纤维性能不变。 (3)比重轻——1.7~2.2 比一般塑料重一点。铝合金的1/2，不足钢铁的1/4。 比强度和比弹性模量特别高。用于需全面减轻自重的物体，如宇航用品、交通用品、体育比赛用品。 (4)纤度细 几十根碳纤维合在一起约有人的头发粗细。细度可为0.05Tex。 (5)既能耐低温，又能耐超高温 适用温度-180-4000oC。碳纤维的升华温度高达3650oC。 碳材料却是唯一的一种在高温下随着温度升高而强度增大的材料。 (6)能耐温度急变，热膨胀系数小 受到温度变化时，碳纤维在它的长度方向上热缩冷胀，其膨胀系数是负值。绝对值比钢小几十倍，比玻璃要小上百倍，实际上近于零。 因此，碳纤维及其和某些塑料、金属做成的复合材料，可以用来制造精密仪器、精密量具和精密机车的零件。而且即使在温度变化较大的环境中使用，也还能保持其高度的精确性。 (7)常温下导热性能良好，高温下导热性能低 碳纤维的高温导热性能比其它材料也要低得多（只有金属的百分之一）。因此，碳纤维是一种很好的高温隔热材料。用于火箭、真空电炉外壳，缩小了火箭和真空炉的体积和重量。 (8)突出的导电性能 (9)优良的吸附性能 多孔活性炭碳纤维的吸附能力远远超过了颗粒活性碳。 (10)碳纤维还具有耐辐射，能反射中子等特性。 碳纤维的缺点： (1)比较脆、怕受压和剪切 碳纤维尤其害怕“打结”和“急拐弯”。 (2)抗氧化性差 碳纤维抗氧化性差，在高温下容易生成二氧化碳跑掉，所以它不耐氧化。 (3)破坏前无预报 弹性模量高，受力后产生的变形很小，当它被拉断时，只产生0.5%的伸长变形。 因此碳纤维在断裂之前，没有任何明显的征兆，人们不能在事故发生之前采取预防措施。 (4)抗冲击性能较差 因此不单独使用，常作为增强材料。与聚合