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碳纤维 结构与特性 碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。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。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，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230~430Gpa 亦高于钢。因此CFRP 的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa·g-1·cm3 以上，而A3 钢的比强度仅为59Mpa·g-1·cm3 左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。小直径气相生长碳纤维的强度比大直径的强度要大。一般碳纤维的密度为1750 kg/m3。导热能力高但导电能力差，碳纤维的比热容量亦比铜低。当加热的时候，碳纤维会变厚而短。 碳纤维（carbon fiber）不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2 倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981 年将 PAN 基 CF 浸泡在强碱 NaOH 溶液中，时间已过去30 多年，它至今仍保持纤维形态。 化学性质 碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。 制备 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得用量最大的是聚丙烯腈 PAN 基碳纤维。 目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4 个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。 基体法：将石墨作基体，用含有金属元 素 的溶液浸 泡 后 ，用作催 化剂 前驱 体，高温 下通 入 碳氢气 体化合物 ，在催 化剂 ...