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碳纤维是由腈纶和粘胶纤维经过高温氧化碳化而成,由于其中石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,碳纤维具有很高的模量和强度。碳纤维因为碳元素的高品质,而具有耐高温、耐摩擦、导电等特性,但是质地柔软,可编织可加工,一般与树脂、金属、陶瓷等材料结合,形成碳纤维复合材料,其中碳纤维增强环氧树脂复合材料,是现有碳纤维复合材料中应用广的。
早在1879年,爱迪生就已经制成了碳纤维,但是当时的碳纤维力学能力很低,所以未实现工业化生产。到20世纪中后期,经过美国、日本等国家改善了碳纤维的生产工艺,先后生产出高强、超高强、高模量等高性能的碳纤维产品,碳纤维的拉伸强度可达到5.5GPa,使得碳纤维的应用开发进入一个高水平的阶段。
现在工业化的碳纤维制造中所使用的原料包括:黏胶纤维、聚丙烯腈纤维和沥青纤维。再经过稳定化处理、碳化、以及石墨化之后,制作成高性能的碳纤维材料。
碳纤维的耐高温居所有化纤之首,且质量轻、耐热、耐腐蚀,与各种增强材料复合之后,可广泛应用,可广泛应用于火箭、飞机、航空航天、无人机壳、汽车材料、石油开采等领域。
碳纤维材料的发展,意味着科技的发展与进步,使许多不可能变为可能,是新时代不可或缺的一种新材料。
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