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        什么是碳纖維
　　碳纖維(carbon fiber，CF) 是一種連續細絲碳材料，直徑范圍在6~8μm內，僅為人的頭發絲的1/3左右，是近數十年來為滿足高性能飛機對材料的需求而發展起來的一種新型材料。盡管碳纖維的含碳量在90%以上，但是它的制備不是直接用碳材料抽取的。碳材料不溶于任何溶劑，也不能用熔融紡絲法制取，而是由有機高分子纖維，即聚丙烯臘纖維，或石油瀝青或煤瀝青纖維經專門的碳化處理而制得的。用于制備碳纖維的有機纖維稱為前驅體或原絲。在美國，碳纖維也被稱為石墨纖維(graphite fiber)，但真正意義上的石墨纖維是將相應的有機前驅體纖維制成碳纖維后，再經2000~ 3300℃石墨化處理后而得到的纖維材料，含碳量高達99%，因此彈性模量也大為提高，用石墨纖維制造的復合材料，不僅輕質高強，而且剛性和尺寸穩定性特別好，在航天應用中，被用來制造衛星天線（解釋:一種變換器)或太陽能電池矩陣。 123456
　　碳纖維的研究開發啟迪于對20世紀50年代開發的玻璃纖維復合材料性能的認識和經驗。通常的玻璃纖維復合材料，密度要高出碳纖維復合材料1/3 以上，而拉伸強度僅是碳纖維復合材料的2/3，模量則更低，不到1/3，滿足不了高性能飛機的要求，因此研究高強、高模及低密的增強纖維成為發展高性能纖維復合材料的前提。在碳纖維之前，曾經開發過硼纖維，1960年鎢(wolfram)絲芯硼纖維開始了小批量的生產，硼纖維直徑約100μm，拉伸模量達400GPa，拉伸強度達3800MPa，纖維體積分數為60%的硼纖維增強環氧(Oxygen)復合材料(相對密度≈2.0)，拉伸模量達200GPa，比玻璃纖維復合材料(相對密度≈1.8)的拉伸模量(40GPa) 大5倍，比鋁（Al)合金(熔點660℃)(相對密度≈2.7) 的拉伸模量(70Pa)大3倍，因此美國空軍材料實驗室將
　　硼（B)纖維/環氧(Oxygen)復材料(Material)命名為先進復合材料(advanced composite materials，ACM)，并于20世紀的年代后期開始了在飛機結構上的應用，如飛機水平尾翼和垂直安定面翼盒結構等。
　　但是，硼纖維生產(Produce)工藝復雜, 成本高，硼纖維本身粗硬，很難在結構上推廣應用。
　　在這種背景下，于20世紀60年代后期，創新型的聚丙烯腈基碳纖維研發成功并實現批量生產，從此開始了碳纖維復合材料在航空航天領域應用的里程砷. 由于碳紆維復合材料優異的綜合性能，特別是超常的高比強度和比模量，使結構的效率得以極大程度的發揮，因而到目前為止，被看成是一種理想的航空航天結構材料，近50年來，它在航空航天領域的應用得到了長足的發展。
 
　　此外，碳纖維還具有耐腐化侵蝕 、抗疲勞、耐高溫、膨脹(inflate)系數小、尺寸穩定（解釋:穩固安定；沒有變動)性高、導電等優點。
　　目前碳纖維主要從原絲類型、使用性能方面進行分類。
　　按原絲類型分類有聚丙烯腈基纖維、瀝青（成分:瀝青質和樹脂)基纖維、黏膠基纖維、木質素纖維基纖維和其他有機纖維基碳纖維。
　　按使用性能分則有通用級碳纖維(其拉伸強度<1.4GPa，拉伸模量<140GPa)和高性能碳纖維，包括(bāo kuò)：高強型(強度2000MPa，模量250GPa)、高模型(模量300GPa以上)、超高強型(強度大于4000MPa)、超高模型(模量大于450GPa)，還有高強-高模、中強-中模等碳纖維。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。
　　商品化的碳纖維主流產品有兩大類，一是聚丙烯腈基碳纖維(PANbaseCF)，二是瀝青（成分:瀝青質和樹脂)基碳纖維(pitch-base CF)。
　　同玻璃纖維一樣，用作增強體的碳(C)纖維可以是纖維本身，包括(bāo kuò)連續（Continuity)、長、短纖維，以及各種纖維織物、布、帶、氈等。
　　如此性能良好的碳(C)纖維是怎么樣制成的?
　　盡管碳(C)纖維主要由碳組成，微觀結構也和石墨非常接近;然而，人們至今還不能直接用碳或石墨來制取碳纖維，只能采用一些含碳的有機纖維原料，將有機纖維與塑料樹脂(Resin)結合在一起炭化制得碳纖維。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。 copyright 123456
　　被選用來制備碳(C)纖維的有機纖維主要包括:聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維等，其中應用較普遍的是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。選用不同的有機纖維作為原料，對具體的工藝參數會有不同的要求，制備出來的碳纖維的性能也會有一定的差異。
　　然而，在這過程中，普遍需要經歷纖維紡絲、熱穩定化(預氧化)、氧化、碳(C)化四個過程，其間伴隨著脫氫(Hydrogen)、環化、預氧化、氧化及脫氧等化學變化。經過這些過程以后，我們就可以得到碳纖維的原絲。
　　然而，制備出原絲并不意味著制備碳纖維的過程就結束了。碳纖維生產傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。制備出原絲后，還需要經過上漿和固化的過程。所謂的上漿就是將原絲和環氧樹脂混合的過程。上漿過程使用的方法可以非常多，可以通過自動放置機械會將碳纖維浸泡在環氧樹脂中，也可以人工地將環氧樹脂和其他高分子與碳纖維混合起來。
　　上漿結束后，就需要經過最后的一個程序，那就是固話。固化過程常用到的方法是加熱，或者將環氧樹脂(Resin)(Epoxy resin)放在真空中加壓。固化主要是讓包裹了環氧樹脂的碳纖維硬化;此外，在固化過程中，碳纖維可能會發生化學反應，生成原絲材料中不含碳的物質，導致(cause)纖維顆粒之間的團聚作用力更加強。這時候，碳纖維的產品(Product)就真正做好了。
 
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