一汽集團復合材料板簧

㈠ 碳纖維具體介紹及其作用

簡介
特性
1. 由來
碳纖維之種類
3.碳纖維之研製
4.結論
5.碳纖維之主要用途與比例
碳素纖維又稱碳纖維（Carbon Fiber，簡稱 CF）。在國際上被譽為「黑色 黃金 」，它繼石器和鋼鐵等金屬後，被國際上稱之為「第三代材料」，因 為用碳纖維製成 的復合材料具有極高的強度，且超輕、耐高溫高壓。
特性
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而 異，一般 在 90％以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩 擦、導電、導熱及 耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著 的各向異性、柔軟、可加工成 各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。 碳纖維比重小，因此有很高的比強度。
1. 由來
1880 年美國愛迪生首先將竹子纖維碳化絲，作為電燈泡內之發光燈絲，開啟了碳纖維（Carbon Fiber，簡稱 CF）之紀元。碳纖維用在結構材料， 首先問世者， 則以美國 Union Carbide 公司（U.C.C.）為代表，並於 1959 年將嫘縈纖維為原料， 經過數千網路之高溫碳化後，得到彈性率約 40GPa， 強度約為 0.7GPa 之碳纖維；爾 後，1965 年該公司又用相同原料於 3000℃ 高溫下延伸，開發出絲狀高彈性率石墨化 纖維，彈性率約 500GPa，強度約 為 2.8GPa。 另外，於日本大阪工業技術試驗所之 進藤博士，則以 Polyacrylonitrile（簡稱 PAN）聚丙烯腈為原料，經過氧化與數千 度之碳 化工程後，得到彈性率為 160GPa，強度為 0.7GPa 之碳纖維。1962 年日本 碳化公司（Nippon Carbon Co.）則用 PAN 為原料，製得低彈性系數（L.M.） 之碳纖 維。東麗公司亦以 PAN 纖維為原料，開發了高強度之 CF，彈性率約 為 230GPa，強 度約為 2.8GPa，並於 1966 年起有每月量產 1 噸之規模；同 時亦開發了碳化溫度 2000℃以上之高彈性率 CF，彈性率約 400GPa，強度約 為 2.0GPa。於 1965 年，群 馬大學大谷教授，利用加熱氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之瀝青（Pitch），經過熔 融紡絲、不融化與碳化工程處理 後，得到普通級碳纖維；大谷教授亦可利用木質素（ Lignin）為原料製作 碳纖維。 碳纖維之需求量雖逐漸擴大，但 1991 年以後冷戰結 束後，軍事用途之 使用量萎縮，復因泡沫經濟與景氣蕭條，供需失去平衡，產業受到 沖擊。 然而，美國波音公司新銳機型 B777 之生產，加上土木、建築、汽車與復合 材料之擴大應用，碳纖維產業逐漸緩步成長中。
2. 碳纖維之種類
經高溫處理後，其含碳量超過 90％以上之纖維材料，稱之為碳纖維。 碳纖維之 種類分類有許多方法，可依原料、特性、處理溫度與形狀來分類。 若依原料可分為纖 維素纖維系之嫘縈（Rayon）系與木質（Lignin）系；聚 丙烯腈（Polyacrylonitril e）系；瀝青（Pitch）系；?酚樹脂系與?氣 相碳纖系等六種。若依特性則分為普通碳 纖維；高強度高模數碳纖維與活 性碳纖維等三種。
普通碳纖維之強力在 120 ㎏/㎜²以下，楊氏模數（Young 掇 Molus） 10000 ㎏/㎜ 2 以下者稱之； 在 高強度高 模數者， 則強力在 150 ㎏/㎜ 2 以上，模數在 17000 ㎏/㎜ 2 以上時稱之。 若依 加工處理溫度分類時，則可分為耐炎質；碳素質與石墨質等三種。 耐炎質碳纖之處理 加熱溫度為 200～350℃，可供作電氣絕緣體；碳素質碳 纖之處理加熱溫度為 500～ 1500℃，可供電氣傳導性材料用；石墨質碳纖之 處理加熱溫度在 2000℃以上，除耐 熱性與電氣傳導性提高外，亦具自我潤 滑性。 若按碳纖維製品之形狀分類時，可分 為棉狀短纖維；長絲狀連續纖維；
纖維束（Tow）；?織物；?氈毯與?編制長形物等。
3. 碳纖維之研製
3.1 嫘縈系碳纖維 嫘縈纖維素纖維加熱處理時不會熔融，若在無氧狀態下的不 活性氣體 （Inert Gas）中加熱處理，則極易取得碳纖維。
3.2 聚丙烯腈系碳纖維聚丙烯腈 （PAN） 系碳纖維之製造工程大致可分為聚丙烯腈纖維之制備； 安定 化工程（耐炎化）；碳化工程；?表面處理與上漿工程；?石墨化工 程等五個程序。
3.3 瀝青系碳纖維 原油經 900℃以上之高溫提煉後的殘渣中，約含有 95wt％之碳質，若 以電解法 去除其中之硫酸，再經水洗後可得純度極佳之瀝青（Pitch）。 3.4 氣相成長碳纖維氣相成長碳纖維有基材上成長法與流體化觸媒成長法兩種。將鐵、鈷、 鎳等金屬微 粒（M）加熱至 1100℃，令乙炔（C2H2）熱分解脫氫形成碳素沈 積成長於金屬微粒下 方，形成碳纖維。為基材上成長法之簡圖，可知其間 須喂入氫（H2）氣與苯（C6H6） 等氣體。 3.5 活性碳纖維目前商業化之活性碳的形態有粉末狀；顆粒狀與纖維狀等三種，其中 粉末狀活 性碳（Powdered Activated Carbon，簡稱 PAC），大多由木屑制 成， 平均尺寸約為
15～25μm； 顆粒狀活性碳 （Granular Activated Carbon， 簡稱 GAC），大致由 煤、瀝青粉末製成，平均尺寸約為 4～6 ㎜；纖維狀活 性碳（Activated Carbon Fi ber，簡稱 ACF），則大多由 PAN、Rayon、Pitch 與 Phenolic Resin 等纖維製成， 平均直徑約為 7～15μm。 活性碳纖維之吸著性 活性碳纖維之特性，其吸著性依原料 不同有所差異，其中以日本等國 開發之 Phenolic Resin 系之效果較佳。在溶劑吸著 之過程中，首先是表面 質傳，再於孔洞內擴散，接著活性真吸附與多層吸附，最後形 成毛細凝結， 故活性碳纖維為一種優良之溶劑吸著材，甚至回收利用。同時對於空氣 凈 化、脫色、脫臭、醫療用衛生、防毒面具／口罩、電子材與各項污染防止 過濾材 等用途皆可廣泛利用。
4. 結論
碳素纖維每年雖呈小幅成長，但仍具穩定之特殊固定市場性與用途需 求性。碳 素纖維之用途依國家不同而異，美國主要發展用於國防與航天， 而日本則用於運動休 閑器材，在未來預期在環保用途將會大幅成長。碳素 纖維依產品設計與結合特殊他種 材料會展開另一新紀元。
5. 碳纖維之主要用途與比例
用途 航天／船艦 工業／汽車 運動器材 國家 美國 74.40% 13.60% 12.10% 日 本 4.00% 33.60% 62.40% 碳素纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖 維除用作 絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、 陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛 機結構材料 、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造 火箭外殼、機動船、工 業機器人、汽車板簧和驅動軸等。 碳素纖維是軍民兩用新材料，屬於技術密集型和政 治敏感的關鍵材料。 以前，以美國為首的巴黎統籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主 義國家實 行禁運封鎖政策，1994 年 3 月，COCOM 雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍
籠罩在上空，先進的碳纖維技術仍引不進來，特別是高性能 PAN 基原絲技 術， 即使我國進入 WTO，形勢也不會發生大的變化。因此，除了國人繼續自 力更生發展碳 纖維工業外，別無其它選擇。因此，國外尤其是碳纖維生產 技術領先的日韓等國對中 國的碳纖維材料及製品的出口一直保持相當謹慎 的態度，只有為數很少的中國企業能 夠與其建立合作關系，擁有其產品的 進口渠道。 目前世界碳素纖維產量達到 4 萬噸 ／年以上，全世界主要是日本東麗、 東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三 家公司，以及德國 SGL 西格里集團，韓國泰光產業，我 國台灣省的台塑集 團，等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術，並且有規模化大生 產。目 前在祖國大陸還沒有一個年產 100t 的規模化碳纖維工廠，大多還處於中試 放大階段。值得一提的是我國台灣省的台塑集團，在 80 代年中期從美國 Hitco 公司 引進百噸級碳纖維生產線， 經消化、 吸收和配套後得到迅速發展， 台塑產量增加很 快，但碳纖維質量的提高幅度並不大。 我國對碳素纖維的研究開始於 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，但也取得了一定成績。進入21 世紀以來發展 較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了 500 噸／年原絲、200 噸 ／年 PAN 基 碳纖維(只有東麗碳纖維 T300 水平)，使我國碳纖維工業進入了產業化 。隨 後，一些廠家相繼加入碳纖維生產行列。據不完全統計，目前，我國已有 12 家 生產規模大小不一(5～800 噸／年)的 PAN 基碳纖維生產廠家，合計生 產能力為 13 10 噸／年，產品規格為 1K、3K、6K、12K。但由於一些企業沒 有原絲可燒，實際國 內碳纖維的總產量不足 40 噸/年，而且產品質量不太 穩定，大多數達不到 T300 水 平。可喜的是從 2000 年開始我國碳纖維向技 術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原 絲製造技術，採用以二甲基亞碸為 溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自 主技術研製的少數國產 T300、T700 碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。 隨著近 年來我國對碳素纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家 化纖行業重點扶持的新 產品，成為國內新材料行業研發的熱點。據不完全 統計， 目前擬建和在建的碳纖維 生產企業有 11 家， 合計生產能力為原絲 7100 噸／年、碳纖維 1560 噸／年，其中 在建企業為 4 家，合計生產能力為原絲 1100 噸／年、碳纖維 470 噸／年。 盡管我 國碳纖維生產發展緩慢，而消費量卻一直在逐漸增加，市場需 求旺盛。主要用途包括 體育器材、一般工業和航空航天等，其中體育休閑 用品的使用量最大，占消費量的約80%～90%。我國碳纖維的需求量已超過 3000 噸/年，2010 年將突破 5000 噸/年。 主要應用領域為：成熟市場有航 空航天及國防領域(飛機、火箭、導彈、衛星、雷達 等)和體育休閑用品(高 爾夫球桿、漁具、網球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等 )；新興市場有增強塑料、壓力容器、建築加固、風力發電、摩擦材料、鑽井平台等； 待開 發市場有汽車、醫療器械、新能源等。 我國碳纖維復合材料的研製開始於 20 世紀 70 年代中期，經過近 40 年 的發展，已取得了長足進展，在航天主導產品(彈、箭、 星、船)上得到了 廣泛應用。近年來，我國體育休閑用品及壓力容器等領域對碳纖維 的需求 迅速增長，航空航天技術的快速發展急需高性能碳纖維及其復合材料等， 市 場需求更加旺盛。 為了滿足國內市場對碳纖維不斷增長的需求，應盡快實現我國碳纖 維 工業的國產化和規模化。為此，必須加快技術創新，掌握核心技術；加速 原絲技 術開發，研製高純度原絲；強化應用研究和市場開發，進一步擴大 應用領域。碳纖維 在我國大有發展前途，但應總結滌綸等化纖發展的經驗 教訓，避免盲目發展，實現健 康發展。 為了大型飛機的製造和航空航天事業的發展，我國還必須盡快地實現 高強 中模型碳纖維的產業化。但是，因為高性能碳纖維是發展航空航天等 尖端技術必不可 少的材料，長期受到以美國為首的巴黎統籌委員會的封鎖。 雖然「巴統」在 1994 年 3 月解散了，但禁運的陰影仍然存在。即使對我國 解除了禁運，開始也只能是通用 級碳纖維，而不會向我們出售高性能碳纖 維技術和設備。因此，發展高性能碳纖維必 須要靠我們自己。我國化學纖 維工業「十一?五」發展規劃中提出了「從以增加數量 為主轉向大力發展 高新技術纖維」，特別是把事關國家產業安全的高新技術纖維材料 作為重 中之重，而且碳纖維被列為首位，是國家迫切需要短期內突破的高新技術 纖 維品種，為我國碳纖維的發展創造了條件，我們要抓住這一機遇，自力 更生、努力創 新，發展具有自己知識產權的碳纖維，以滿足不斷增長的市 場需求。國家「863 計劃 」以及有關部委都在關心我國碳纖維工業的發展 及其產業化步伐，並給予強有力的支 持，許多材料專家也扎扎實實的做了 許多工作。「十一五」期間，我國又啟動了相關 「973 計劃」。相信「十一 五」將是我國碳纖維工業產業化的黃金時代。

㈡ 碳纖維復合材料是塑性材料還是脆性的

碳纖維復合材料

碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，製成的結構材料簡稱碳纖維復合材料。

概況

在復合材料大家族中，纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研製成功，性能不斷得到改進，使其復合材料領域呈現出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維復合材料。

結構

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。

碳纖維是由含碳量較高，在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝製成的。

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。

用途

碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。

碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。

由碳纖維和環氧樹脂結合而成的復合材料，由於其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。所以，在航空航天工業中爭相採用先進復合材料。有一種垂直起落戰斗機，它所用的碳纖維復合材料已佔全機重量的1/4，占機翼重量的1/3。據報道，美國太空梭上3隻火箭推進器的關鍵部件以及先進的MX導彈發射管等，都是用先進的碳纖維復合材料製成的。

現在的F1(世界一級方程錦標賽)賽車，車身大部分結構都用碳纖維材料。頂級跑車的一大賣點也是周身使用碳纖維，用以提高氣動性和結構強度

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。

優勢

1、高強度(是鋼鐵的5倍)

2、出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)

3、出色的抗熱沖擊性

4、低熱膨脹系數(變形量小)

5、熱容量小(節能)

6、比重小(鋼的1/5)

7、優秀的抗腐蝕與輻射性能

㈢ 碳纖維的特點

碳纖維的特點：

碳纖維是含炭量在90%以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成。是製造航天航空等高技術器材的優良材料。

具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由於其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。

碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，製造先進復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。

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碳纖維用途：

碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。

碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。

隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。

㈣ 鋼板板簧有效半長是什麼意思

板簧是汽車懸架中的關鍵零部件之一，對整車性能有著非常重要的影響。近年來，隨著能源危機和環境危機的日益突出，基於「以塑代鋼」概念的復合材料板簧表現出了顯著的輕量化優勢。

㈤ 假如你是一個汽車設計師，你要設計一輛大量使用復合材料的小汽車，你會選擇哪種纖維並給出原因。

碳纖維。

理由：具體來看，碳纖維是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，需要經過碳化及石墨化處理。這是一種性能優異的新材料，質量只有鋼的四分之一，強度卻是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量也比鋼要強。

但是，這種材料耐沖擊性比較差，很容易受到損傷，所以汽車在製造時，不用於承受側面沖擊的部分。一般來說， 碳纖維材料主要用於汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等配件的製件。一些豪華的汽車上面，車身和底盤常應用碳纖維材料，這樣就可以保證汽車有著足夠的強度和剛度，而且汽車的重量得以降低，油耗也相對降低。

汽車上碳纖維材料的應用，不僅實現汽車的輕量化，而且也滿足了汽車剛性的要求，滿足了人們節能降耗方面的要求。

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發展方向：

20世紀90年代初，高性能及超高性能碳纖維已問世，預料今後工作將致力於完善工藝、擴大生產、降低成本和開發應用。

一些特種碳纖維，如抗氧化碳纖維(以提高復合材料的使用溫度)、低纖度碳纖維(做0.035 mm超薄型預浸帶用)、高導熱低電阻碳纖維(以滿足屏蔽電磁、射頻干擾用，並可散發多餘的熱能)、低熱膨脹系數碳纖維(供衛星天線系統、反射鏡等用)，中空碳纖維(用於飛機製造工業。

提高復合材料的沖擊韌性，核反應堆中的高溫過濾介質，分離生物分子血清和血漿用的介質)和活性碳纖維，隨著科學及工程的發展會有很大發展。氣相生長碳纖維近期內在穩定工藝 ，連續化生產方面會有明顯進展，工業化生產的日期預料不會太遠。

㈥ 碳纖維的特點

carbon fibre
顧名思義，它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。與傳統的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其3 倍多；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強鹼NaOH 溶液中，時間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態。
碳纖維是含碳量高於90％的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主義國家實行禁運封鎖政策， 1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進的碳纖維技術仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術，即使我國進入WTO，形勢也不會發生大的變化。因此，除了國人繼續自力更生發展碳纖維工業外，別無其它選擇。
目前世界碳纖維產量達到4萬噸／年以上，全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德國SGL西格里集團，韓國泰光產業，我國台灣省的台塑集團，等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術，並且有規模化大生產。目前在祖國大陸還沒有一個年產100t的規模化碳纖維工廠，大多還處於中試放大階段。值得一提的是我國台灣省的台塑集團，在80代年中期從美國Hitco公司引進百噸級碳纖維生產線，經消化、吸收和配套後得到迅速發展，台塑產量增加很快，但碳纖維質量的提高幅度並不大。
我國對碳纖維的研究開始於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，但也取得了一定成績。進入21世紀以來發展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了500噸／年原絲、200噸／年PAN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平)，使我國碳纖維工業進入了產業化。隨後，一些廠家相繼加入碳纖維生產行列。據不完全統計，目前，我國已有12家生產規模大小不一(5～800噸／年)的PAN基碳纖維生產廠家，合計生產能力為1310噸／年，產品規格為1K、3K、6K、12K。但由於一些企業沒有原絲可燒，實際國內碳纖維的總產量不足40噸/年，而且產品質量不太穩定，大多數達不到T300水平。可喜的是從2000年開始我國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲製造技術，採用以二甲基亞碸為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研製的少數國產T300、T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。
隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持的新產品，成為國內新材料行業研發的熱點。據不完全統計，目前擬建和在建的碳纖維生產企業有11家，合計生產能力為原絲7100噸／年、碳纖維1560噸／年，其中在建企業為4家，合計生產能力為原絲1100噸／年、碳纖維470噸／年。
盡管我國碳纖維生產發展緩慢，而消費量卻一直在逐漸增加，市場需求旺盛。主要用途包括體育器材、一般工業和航空航天等，其中體育休閑用品的使用量最大，占消費量的約80%～90%。我國碳纖維的需求量已超過3000噸/年，2010年將突破5000噸/年。主要應用領域為：成熟市場有航空航天及國防領域(飛機、火箭、導彈、衛星、雷達等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場有增強塑料、壓力容器、建築加固、風力發電、摩擦材料、鑽井平台等；待開發市場有汽車、醫療器械、新能源等。
我國碳纖維復合材料的研製開始於20世紀70年代中期，經過近40年的發展，已取得了長足進展，在航天主導產品(彈、箭、星、船)上得到了廣泛應用。近年來，我國體育休閑用品及壓力容器等領域對碳纖維的需求迅速增長，航空航天技術的快速發展急需高性能碳纖維及其復合材料等，市場需求更加旺盛。
為了滿足國內市場對碳纖維不斷增長的需求，應盡快實現我國碳纖維工業的國產化和規模化。為此，必須加快技術創新，掌握核心技術；加速原絲技術開發，研製高純度原絲；強化應用研究和市場開發，進一步擴大應用領域。碳纖維在我國大有發展前途，但應總結滌綸等化纖發展的經驗教訓，避免盲目發展，實現健康發展。
為了大型飛機的製造和航空航天事業的發展，我國還必須盡快地實現高強中模型碳纖維的產業化。但是，因為高性能碳纖維是發展航空航天等尖端技術必不可少的材料，長期受到以美國為首的巴黎統籌委員會的封鎖。雖然「巴統」在1994年3月解散了，但禁運的陰影仍然存在。即使對我國解除了禁運，開始也只能是通用級碳纖維，而不會向我們出售高性能碳纖維技術和設備。因此，發展高性能碳纖維必須要靠我們自己。我國化學纖維工業「十一•五」發展規劃中提出了「從以增加數量為主轉向大力發展高新技術纖維」，特別是把事關國家產業安全的高新技術纖維材料作為重中之重，而且碳纖維被列為首位，是國家迫切需要短期內突破的高新技術纖維品種，為我國碳纖維的發展創造了條件，我們要抓住這一機遇，自力更生、努力創新，發展具有自己知識產權的碳纖維，以滿足不斷增長的市場需求。國家「863 計劃」以及有關部委都在關心我國碳纖維工業的發展及其產業化步伐，並給予強有力的支持，許多材料專家也扎扎實實的做了許多工作。「十一五」期間，我國又啟動了相關「973計劃」。相信「十一五」將是我國碳纖維工業產業化的黃金時代。

㈦ 碳纖維增強樹脂復合材料應用在哪些領域

總結碳纖維復合材料的現實應用有以下幾個方面: (1)宇航工業用作導彈防熱及結構材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層;衛星構架、天線、太陽能翼片底板、衛星-火箭結合部件;太空梭機頭,機翼前緣和艙門等製件;哈勃太空望遠鏡的測量構架,太陽能電池板和無線電天線。 (2)航空工業用作主承力結構材料,如主翼、尾翼和機體;次承力構件,如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發動機艙、整流罩及座板等,此外還有C/C剎車片。 (3)交通運輸用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等製件;船舶和海洋工程用作製造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇,以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿;海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。 (4)運動器材用作網球、羽毛球和壁球拍及桿、棒球、曲棍球和高爾夫球桿、自行車、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車等。 (5)土木建築幕牆、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設跨度大的管線、海水和水輪結構的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發熱嵌板、抗震救災用補強材料。 (6)其它工業化工用的防腐泵、閥、槽、罐;催化劑,吸附劑和密封製品等。生體和醫療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機的床板和膠卷盒。 編織機用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。

㈧ 碳纖維增強樹脂復合材料的應用

總結碳纖維復合材料的現實應用有以下幾個方面:

(1)宇航工業用作導彈防熱及結構材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層;衛星構架、天線、太陽能翼片底板、衛星-火箭結合部件;太空梭機頭,機翼前緣和艙門等製件;哈勃太空望遠鏡的測量構架,太陽能電池板和無線電天線。
(2)航空工業用作主承力結構材料,如主翼、尾翼和機體;次承力構件,如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發動機艙、整流罩及座板等,此外還有C/C剎車片。
(3)交通運輸用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等製件;船舶和海洋工程用作製造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇,以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿;海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。
(4)運動器材用作網球、羽毛球和壁球拍及桿、棒球、曲棍球和高爾夫球桿、自行車、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車等。
(5)土木建築幕牆、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設跨度大的管線、海水和水輪結構的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發熱嵌板、抗震救災用補強材料。
(6)其它工業化工用的防腐泵、閥、槽、罐;催化劑,吸附劑和密封製品等。生體和醫療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機的床板和膠卷盒。編織機用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。其它還有電磁屏蔽、電極度、音響、減磨、儲能及防靜電等材料也已獲得廣泛應用。

㈨ 碳纖維 詳細數據

碳纖維
carbon fibre
顧名思義，它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。與傳統的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其3 倍多；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強鹼NaOH 溶液中，時間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態。
碳纖維是含碳量高於90％的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主義國家實行禁運封鎖政策， 1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進的碳纖維技術仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術，即使我國進入WTO，形勢也不會發生大的變化。因此，除了國人繼續自力更生發展碳纖維工業外，別無其它選擇。
目前世界碳纖維產量達到4萬噸／年以上，全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德國SGL西格里集團，韓國泰光產業，我國台灣省的台塑集團，等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術，並且有規模化大生產。目前在祖國大陸還沒有一個年產100t的規模化碳纖維工廠，大多還處於中試放大階段。值得一提的是我國台灣省的台塑集團，在80代年中期從美國Hitco公司引進百噸級碳纖維生產線，經消化、吸收和配套後得到迅速發展，台塑產量增加很快，但碳纖維質量的提高幅度並不大。
我國對碳纖維的研究開始於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，但也取得了一定成績。進入21世紀以來發展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了500噸／年原絲、200噸／年PAN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平)，使我國碳纖維工業進入了產業化。隨後，一些廠家相繼加入碳纖維生產行列。據不完全統計，目前，我國已有12家生產規模大小不一(5～800噸／年)的PAN基碳纖維生產廠家，合計生產能力為1310噸／年，產品規格為1K、3K、6K、12K。但由於一些企業沒有原絲可燒，實際國內碳纖維的總產量不足40噸/年，而且產品質量不太穩定，大多數達不到T300水平。可喜的是從2000年開始我國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲製造技術，採用以二甲基亞碸為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研製的少數國產T300、T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。
隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持的新產品，成為國內新材料行業研發的熱點。據不完全統計，目前擬建和在建的碳纖維生產企業有11家，合計生產能力為原絲7100噸／年、碳纖維1560噸／年，其中在建企業為4家，合計生產能力為原絲1100噸／年、碳纖維470噸／年。
盡管我國碳纖維生產發展緩慢，而消費量卻一直在逐漸增加，市場需求旺盛。主要用途包括體育器材、一般工業和航空航天等，其中體育休閑用品的使用量最大，占消費量的約80%～90%。我國碳纖維的需求量已超過3000噸/年，2010年將突破5000噸/年。主要應用領域為：成熟市場有航空航天及國防領域(飛機、火箭、導彈、衛星、雷達等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場有增強塑料、壓力容器、建築加固、風力發電、摩擦材料、鑽井平台等；待開發市場有汽車、醫療器械、新能源等。
我國碳纖維復合材料的研製開始於20世紀70年代中期，經過近40年的發展，已取得了長足進展，在航天主導產品(彈、箭、星、船)上得到了廣泛應用。近年來，我國體育休閑用品及壓力容器等領域對碳纖維的需求迅速增長，航空航天技術的快速發展急需高性能碳纖維及其復合材料等，市場需求更加旺盛。
為了滿足國內市場對碳纖維不斷增長的需求，應盡快實現我國碳纖維工業的國產化和規模化。為此，必須加快技術創新，掌握核心技術；加速原絲技術開發，研製高純度原絲；強化應用研究和市場開發，進一步擴大應用領域。碳纖維在我國大有發展前途，但應總結滌綸等化纖發展的經驗教訓，避免盲目發展，實現健康發展。
為了大型飛機的製造和航空航天事業的發展，我國還必須盡快地實現高強中模型碳纖維的產業化。但是，因為高性能碳纖維是發展航空航天等尖端技術必不可少的材料，長期受到以美國為首的巴黎統籌委員會的封鎖。雖然「巴統」在1994年3月解散了，但禁運的陰影仍然存在。即使對我國解除了禁運，開始也只能是通用級碳纖維，而不會向我們出售高性能碳纖維技術和設備。因此，發展高性能碳纖維必須要靠我們自己。我國化學纖維工業「十一•五」發展規劃中提出了「從以增加數量為主轉向大力發展高新技術纖維」，特別是把事關國家產業安全的高新技術纖維材料作為重中之重，而且碳纖維被列為首位，是國家迫切需要短期內突破的高新技術纖維品種，為我國碳纖維的發展創造了條件，我們要抓住這一機遇，自力更生、努力創新，發展具有自己知識產權的碳纖維，以滿足不斷增長的市場需求。國家「863 計劃」以及有關部委都在關心我國碳纖維工業的發展及其產業化步伐，並給予強有力的支持，許多材料專家也扎扎實實的做了許多工作。「十一五」期間，我國又啟動了相關「973計劃」。相信「十一五」將是我國碳纖維工業產業化的黃金時代。