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碳纤维是一种含碳量通常在 90%以上的特种纤维,可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等方面。我国各行业近年来碳纤维需求逐年增加,2021 年数据如图 1。
碳纤维具有密度小、抗拉强度高、抗摩擦、导热、导电及耐腐蚀等特性,外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,常与树脂、陶瓷等形成复合材料。在不同外界因素下,其抗拉强度有着很大变化,实验测试了某种碳纤维在不同温度下的抗拉强度,其结果如图 2。
工业中可用粘胶纤维(C6H10O5)n生产碳纤维,其主要制作流程为:将经过稳定化处理的粘胶纤维在氮气的保护下通过碳化炉,升高温度至 1200-1400℃,得到含碳量 90%以上的粗纤维,再经过石墨化、编制、树脂混合等操作便得到了碳纤维材料。
目前,碳纤维制造成本还很高,期待着今后能研究出更低成本的制造方法,使得其能够在我们生活中有着更多应用。
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