碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是—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。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新—代增強纖維。 [1-4] 碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維與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。
應用領域
碳纖維是發展國防軍工與國民經濟的重要戰略物資，碳纖維單絲拉伸曲線屬于技術密集型的關鍵材料，隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學術研究，使用碳纖維制作發熱材料的技術和產品也逐漸普及。在當今世界高速工業化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化。中國已經有使用長纖作為高性能纖維的—種，在要求高溫，物理穩定性高的場合，碳纖維復合材料具備不可替代的優勢。 [3] [9] [27] 材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，正是由于兼具優異性能，碳纖維在國防和民用領域均有廣泛的應用前景。 碳纖維碳材料已在軍事及民用工業的各個領域取得廣泛應用。從航天、航空、 汽車、 電子、 機械、化工、輕紡等民用工業到運動器材和休閑用品等。碳纖維增強的復合材料可以應用于飛機制造等軍工領域、風力發電葉片等工業領域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。球棒等體育領域。碳纖維是典型的高科技領域中的新型工業材料。
發展前景
中國對碳纖維的研究開始于20世紀60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢，但也取得了—定成績。進入21世紀以來發展較快，安徽率先引進了500噸每年原絲、200噸每年PAN基碳纖維，使中國碳纖維工業進入了產業化。隨后—些地方相繼加入碳纖維生產行列。
從2000年開始中國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術，采用以二甲基亞砜為溶劑的—步法濕法紡絲技術獲得成功。利用自主技術研制的少數國產T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。隨著中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為地區化纖行業重點扶持。2005年全球碳纖維市場僅為9億美元，而2013年達到100億美元，預計到2022年有望達到400億美元，碳纖維復合材料的應用也將進入全新的時代。中國碳纖維產業化采取自主開發和引進相結合的道路，到“十—五“末期基本實現了相當于日本T300的國產碳纖維規模生產線，并且有—些企業已形成了T700以上水平的百噸生產線。
2011年中國碳纖維市場規模達到6811噸，然而，受供應不足的影響，國內碳纖維市場發展相對較為緩慢，預計未來幾年，隨著供應量的提升，中國碳纖維行業的需求量也將保持著較快速度的增長。
技術的落后直接導致中國碳纖維產品質量與進口產品之間的明顯差距，也好大地限制了國產碳纖維產品在高端領域的應用。有數據顯示，中國碳纖維產品在應用上集中于低端領域，在碳纖維質量要求較高的航空航天領域的應用比例僅為3%，遠遠沒達到國際上碳纖維行業在航空航天領域應用占比的平均水平;而在質量要求相對較低的運動休閑用品領域，碳纖維的應用比例卻高達80%左右，四倍于國際上碳纖維在運動休閑用品領域應用的平均水平。但國產碳纖維落后的技術卻制約著中國碳纖維行業健康穩健發展。
中國高性能碳纖維都依賴進口，日本的碳纖維產量更是占全球市場份額的60%。2016年2月15日，中國突破日本管制封鎖研制出高性能碳纖維。
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