碳纤维

✍ dations ◷ 2025-08-02 14:07:53 #碳纤维
碳纤维(英语:Carbon fiber),是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维,为化纤的高端品种。它主要由碳原子构成,直径约5-10微米。 为了产生碳纤维,碳原子在晶体中被键合在一起,平行排列的纤维长轴给予碳纤维相当高的强度-体积比。几千条碳纤维集束在一起形成一个纤维束,其可以单独使用或被编织成织物。碳纤维的特性,如高硬度,高强度,重量轻,高耐化学性,耐高温和低的热膨胀,使其在航空航天,土木工程,军事,赛车与其他竞技体育运动制品很受欢迎。然而,相对于类似的纤维,例如玻璃纤维或塑料纤维,碳纤维是相当昂贵的。碳纤维通常与其他材料结合以形成复合材料。当混合塑料树脂并缠绕或模塑后具有非常高的强度 - 重量比的碳纤维强化聚合物(通常也被称为碳纤维)。然而,碳纤维也会与其它如石墨的材料复合,以形成耐高温的碳 - 碳复合材料。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,几乎全部由碳构成。 最早的一代(如T300,HTA和AS4)有16-22微米直径。 新研发的碳纤维(如IM6或IM600)的直径大约有5微米。在原子层面,碳纤维跟石墨很相近,是由一层层以六边形模式(石墨烯薄片)排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结的方式。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。一般碳纤维的密度为1750 kg/m3。导热能力高但传电能力低,碳纤维的比热容亦比铜低。当加热的时候,碳纤维会变厚而短。虽然碳纤维的天然颜色是黑色,但可以把它染上不同的颜色。2012年,碳纤维复合材料的全球需求价值大约为103亿至140亿美元。预计2012年到2018年,年增长率约为10%至12%。强劲的需求来自于飞机和航空航天,风力发电,以及来自汽车行业。因为碳纤维又轻又坚硬,所以它的用途很广泛。用碳纤维制造的增强塑料质地强而轻,耐高温、防辐射、耐水、耐腐蚀,是制造飞行器、兵器及耐腐蚀设备等的优良材料。碳纤维制品的缺点是难以自然分解,大量弃置会造成环境问题。近年来碳纤维更是广泛被使用于大型飞机,例如空中客车的A350与A380,波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量。另外大型风力发电机的叶片,赛车、汽机车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素。脚踏车亦有使用碳纤维复合材料作为车架,但因碳纤维复合材料制造成本高,多为高阶车种才能使用。碳纤维的前体是聚丙烯腈(PAN), 人造纤维和沥青。碳纤维长丝纱被用于多个处理技术——直接的用途是用于预浸渍,长丝卷绕,拉挤,纺织,编织等。碳纤维用于碳纤维微电极的制作。在此应用中通常与5-7微米直径的单个碳纤维被密封在玻璃毛细管。在毛细管的尖端或者用环氧树脂密封并抛光制作成为碳纤维圆盘微电极,或纤维被切割成长度为75-150微米,制作成为碳纤维圆柱电极。碳纤维微电极使用,也可以在安培检测法(英语:Amperometry)或快速扫描循环伏安法(英语:Fast-scan cyclic voltammetry)检测生物化学信号。碳纤维经过活化之后,成为“活性碳纤维”。此种活性碳纤维具有大量的微孔,形成奈米空间,拥有极大的比表面积。具有吸附及脱附的能力,最常见的产品即是生活上所用的口罩。此种材料也被用在各种过滤器或水质净化器中。一般用聚丙烯腈(PAN)、嫘萦、粘胶纤维等聚合物原料,先在200-300℃的空气中进行预氧化,继在氩气等惰性气体保护下,用约1700℃的高温完成驱除非碳原子的过程(碳化),最后加热到2600-3000℃成碳纤维。碳纤维的长丝可能被进一步处理以提高品质,然后卷绕到筒管。

相关

  • 微小病变微小病变(Minimal Change Disease、MCD、又称"无病变"(Nil Lesions)或"无病"(Nil Disease/类脂性肾病))是一种导致肾病症候群的肾疾病,通常会影响到小孩(高峰期介于2-3岁间发病
  • 计量经济学计量经济学(英语:Econometrics),又译经济计量学,是以数理经济学和数理统计学为方法论基础,对于经济问题试图对理论上的数量接近和经验(实证研究)上的数量接近这两者进行综合而产生的
  • 普拉克西特列斯普拉克西特列斯(希腊语:Πραξιτέλης),公元前4世纪古希腊著名的雕刻家。和留西波斯、斯科帕斯一起被誉为古希腊最杰出的三大雕刻家。他是开菲索多妥斯的儿子和学生。他
  • 狄奥多里克狄奥多里克大帝(拉丁语:Flavius Theodericus,希腊语:Θευδέριχος,古德语:Dietrich,法语:Thierry;454年-526年8月30日)东哥特人的领袖(471年起),东哥特王国(其疆域大部分位于今日的
  • 吸虫见内文吸虫(学名:Trematoda)是寄生虫的一种,为扁形动物门吸虫纲动物的总称,也称为瓜仁虫。一些吸虫也被称为二口虫(拉丁语:Distoma)。其名由来是因为它的口吸盘和腹吸盘都被认为是口
  • 肉芽肿并多发性血管炎肉芽肿并多发性血管炎(Granulomatosis with polyangiitis,缩写为GPA),旧称韦格纳肉芽肿(英语:Wegener's granulomatosis,缩写为 WG),又译为华格纳氏肉芽肿,一种自体免疫疾病,发生原因不
  • 卡铂卡铂(英语:Carboplatin)是一种用于治疗多种癌症的化疗药物,这些癌症包括卵巢癌、肺癌、头颈癌、脑癌、神经母细胞瘤等,卡铂还用以一些特殊类型的三阴性乳癌等癌症的治疗。其主要
  • 胞壁质肽聚糖,存在于真细菌中的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁中。肽聚糖的骨架是由两种糖衍生物:N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)和N-乙酰胞壁酸(MurNAc)交替相连而形成的多糖链,这些链相互交
  • 第二次世界大战欧洲战场的结束(1944年-1945年)第二次世界大战欧洲战场的最后战斗以及纳粹德国投降发生在1945年的4月底至5月初。1945年4月27日当盟军迫近米兰时,意大利独裁者贝尼托·墨索里尼被意大利抵抗运
  • 西俄勒冈州立大学西俄勒冈大学是美国俄勒冈州的一所公立大学,1856年设立。学生约6千人。旧名西俄勒冈州立大学。