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　　碳纖維也稱為石墨纖維或碳石墨，是由非常細(xì)的碳元素線組成。碳纖維具有很高的抗拉強(qiáng)度，并且其尺寸非常堅(jiān)固。實(shí)際上，碳纖維可能是目前最堅(jiān)固的材料。每根碳纖維的直徑為5-10微米。為了讓您感覺(jué)到有多小，一微米（um）為0.000039英寸。一根蜘蛛網(wǎng)絲通常在3-8微米之間。

　　碳纖維的剛度是鋼的兩倍，硬度是鋼的五倍。它們還具有很高的耐化學(xué)性，并且具有高溫耐受性和低熱膨脹性。

　　碳纖維在工程材料，航空航天，高性能車輛，運(yùn)動(dòng)器材和樂(lè)器中的應(yīng)用很重要-下面僅舉幾例。

　　原料

　　碳纖維是由有機(jī)聚合物制成的，有機(jī)聚合物由被碳原子保持在一起的長(zhǎng)串分子組成。大多數(shù)碳纖維（約90％）是由聚丙烯腈（PAN）工藝制成的。少量（約10％）是通過(guò)人造絲或石油瀝青工藝生產(chǎn)的。制造過(guò)程中使用的氣體，液體和其他材料會(huì)產(chǎn)生特定的效果，質(zhì)量和等級(jí)的碳纖維。具有最佳模量性能的最高等級(jí)碳纖維可用于要求嚴(yán)格的應(yīng)用，例如航空航天。

　　碳纖維制造商在使用的原材料組合方面彼此不同。他們通常將其特定配方視為商業(yè)秘密。

　　制造過(guò)程

　　在制造過(guò)程中，稱為前體的原材料被拉成長(zhǎng)條或纖維。碳纖維被編織成織物或與其他材料纏繞或纏繞成期望的形狀和尺寸。

　　通過(guò)PAN工藝制造碳纖維通常分為五個(gè)部分。這些是：

　　紡紗，PAN與其他成分混合并紡成纖維，然后洗滌并拉伸。

　　穩(wěn)定，化學(xué)改變以穩(wěn)定鍵合。

　　碳化，穩(wěn)定的纖維加熱到很高的溫度，形成緊密結(jié)合的碳晶體。

　　處理表面，纖維表面被氧化以改善粘合性能。

　　漿紗，將纖維涂覆并纏繞到線軸上，然后將其裝載到紡絲機(jī)上，將纖維捻成不同尺寸的紗線。代替織成織物，纖維可以形成復(fù)合物。為了形成復(fù)合材料，加熱，加壓或真空將纖維與塑料聚合物粘合在一起。

　　制造瓶頸

　　碳纖維的制造面臨許多挑戰(zhàn)，包括：

　　恢復(fù)和維修成本高。

　　必須仔細(xì)調(diào)整表面處理過(guò)程，以免產(chǎn)生可能導(dǎo)致碳纖維缺陷的凹坑。

　　需要嚴(yán)格控制以確保質(zhì)量一致。

　　健康與安全問(wèn)題

　　皮膚過(guò)敏

　　刺激呼吸

　　由于碳纖維具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，因此在電氣設(shè)備中容易產(chǎn)生電弧和短路。

　　碳纖維的未來(lái)

　　由于其較高的拉伸強(qiáng)度和重量輕，許多人認(rèn)為碳纖維是我們這一時(shí)代中最重要的制造材料。碳纖維在以下領(lǐng)域可能會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用：

　　能源：風(fēng)車葉片，天然氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸，燃料電池。

　　汽車：目前僅用于高性能車輛，碳纖維技術(shù)正在廣泛使用。通用汽車于2011年12月宣布，正在研究碳纖維復(fù)合材料以用于汽車的批量生產(chǎn)。

　　建筑：輕質(zhì)預(yù)制混凝土，防震。

　　飛機(jī)：國(guó)防和商用飛機(jī)，無(wú)人機(jī)。

　　石油勘探：深水鉆井平臺(tái)，鉆桿。

　　碳納米管：半導(dǎo)體材料，航天器，化學(xué)傳感器和其他用途。

　　2018年，碳纖維市場(chǎng)規(guī)模為28.5億美元。預(yù)計(jì)到2024年，市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大到310億美元。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須降低成本并開(kāi)發(fā)碳纖維制品新的應(yīng)用。