一汽集团复合材料板簧

㈠ 碳纤维具体介绍及其作用

简介
特性
1. 由来
碳纤维之种类
3.碳纤维之研制
4.结论
5.碳纤维之主要用途与比例
碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）。在国际上被誉为“黑色 黄金 ”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因 为用碳纤维制成 的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。
特性
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而 异，一般 在 90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩 擦、导电、导热及 耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著 的各向异性、柔软、可加工成 各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。 碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
1. 由来
1880 年美国爱迪生首先将竹子纤维碳化丝，作为电灯泡内之发光灯丝，开启了碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）之纪元。碳纤维用在结构材料， 首先问世者， 则以美国 Union Carbide 公司（U.C.C.）为代表，并于 1959 年将嫘萦纤维为原料， 经过数千网络之高温碳化后，得到弹性率约 40GPa， 强度约为 0.7GPa 之碳纤维；尔 后，1965 年该公司又用相同原料于 3000℃ 高温下延伸，开发出丝状高弹性率石墨化 纤维，弹性率约 500GPa，强度约 为 2.8GPa。 另外，于日本大阪工业技术试验所之 进藤博士，则以 Polyacrylonitrile（简称 PAN）聚丙烯腈为原料，经过氧化与数千 度之碳 化工程后，得到弹性率为 160GPa，强度为 0.7GPa 之碳纤维。1962 年日本 碳化公司（Nippon Carbon Co.）则用 PAN 为原料，制得低弹性系数（L.M.） 之碳纤 维。东丽公司亦以 PAN 纤维为原料，开发了高强度之 CF，弹性率约 为 230GPa，强 度约为 2.8GPa，并于 1966 年起有每月量产 1 吨之规模；同 时亦开发了碳化温度 2000℃以上之高弹性率 CF，弹性率约 400GPa，强度约 为 2.0GPa。于 1965 年，群 马大学大谷教授，利用加热氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之沥青（Pitch），经过熔 融纺丝、不融化与碳化工程处理 后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素（ Lignin）为原料制作 碳纤维。 碳纤维之需求量虽逐渐扩大，但 1991 年以后冷战结 束后，军事用途之 使用量萎缩，复因泡沫经济与景气萧条，供需失去平衡，产业受到 冲击。 然而，美国波音公司新锐机型 B777 之生产，加上土木、建筑、汽车与复合 材料之扩大应用，碳纤维产业逐渐缓步成长中。
2. 碳纤维之种类
经高温处理后，其含碳量超过 90％以上之纤维材料，称之为碳纤维。 碳纤维之 种类分类有许多方法，可依原料、特性、处理温度与形状来分类。 若依原料可分为纤 维素纤维系之嫘萦（Rayon）系与木质（Lignin）系；聚 丙烯腈（Polyacrylonitril e）系；沥青（Pitch）系；?酚树脂系与?气 相碳纤系等六种。若依特性则分为普通碳 纤维；高强度高模数碳纤维与活 性碳纤维等三种。
普通碳纤维之强力在 120 ㎏/㎜²以下，杨氏模数（Young 掇 Molus） 10000 ㎏/㎜ 2 以下者称之； 在 高强度高 模数者， 则强力在 150 ㎏/㎜ 2 以上，模数在 17000 ㎏/㎜ 2 以上时称之。 若依 加工处理温度分类时，则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种。 耐炎质碳纤之处理 加热温度为 200～350℃，可供作电气绝缘体；碳素质碳 纤之处理加热温度为 500～ 1500℃，可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之 处理加热温度在 2000℃以上，除耐 热性与电气传导性提高外，亦具自我润 滑性。 若按碳纤维制品之形状分类时，可分 为棉状短纤维；长丝状连续纤维；
纤维束（Tow）；?织物；?毡毯与?编制长形物等。
3. 碳纤维之研制
3.1 嫘萦系碳纤维 嫘萦纤维素纤维加热处理时不会熔融，若在无氧状态下的不 活性气体 （Inert Gas）中加热处理，则极易取得碳纤维。
3.2 聚丙烯腈系碳纤维聚丙烯腈 （PAN） 系碳纤维之制造工程大致可分为聚丙烯腈纤维之制备； 安定 化工程（耐炎化）；碳化工程；?表面处理与上浆工程；?石墨化工 程等五个程序。
3.3 沥青系碳纤维 原油经 900℃以上之高温提炼后的残渣中，约含有 95wt％之碳质，若 以电解法 去除其中之硫酸，再经水洗后可得纯度极佳之沥青（Pitch）。 3.4 气相成长碳纤维气相成长碳纤维有基材上成长法与流体化触媒成长法两种。将铁、钴、 镍等金属微 粒（M）加热至 1100℃，令乙炔（C2H2）热分解脱氢形成碳素沈 积成长于金属微粒下 方，形成碳纤维。为基材上成长法之简图，可知其间 须喂入氢（H2）气与苯（C6H6） 等气体。 3.5 活性碳纤维目前商业化之活性碳的形态有粉末状；颗粒状与纤维状等三种，其中 粉末状活 性碳（Powdered Activated Carbon，简称 PAC），大多由木屑制 成， 平均尺寸约为
15～25μm； 颗粒状活性碳 （Granular Activated Carbon， 简称 GAC），大致由 煤、沥青粉末制成，平均尺寸约为 4～6 ㎜；纤维状活 性碳（Activated Carbon Fi ber，简称 ACF），则大多由 PAN、Rayon、Pitch 与 Phenolic Resin 等纤维制成， 平均直径约为 7～15μm。 活性碳纤维之吸着性 活性碳纤维之特性，其吸着性依原料 不同有所差异，其中以日本等国 开发之 Phenolic Resin 系之效果较佳。在溶剂吸着 之过程中，首先是表面 质传，再于孔洞内扩散，接着活性真吸附与多层吸附，最后形 成毛细凝结， 故活性碳纤维为一种优良之溶剂吸着材，甚至回收利用。同时对于空气 净 化、脱色、脱臭、医疗用卫生、防毒面具／口罩、电子材与各项污染防止 过滤材 等用途皆可广泛利用。
4. 结论
碳素纤维每年虽呈小幅成长，但仍具稳定之特殊固定市场性与用途需 求性。碳 素纤维之用途依国家不同而异，美国主要发展用于国防与航天， 而日本则用于运动休 闲器材，在未来预期在环保用途将会大幅成长。碳素 纤维依产品设计与结合特殊他种 材料会展开另一新纪元。
5. 碳纤维之主要用途与比例
用途 航天／船舰 工业／汽车 运动器材 国家 美国 74.40% 13.60% 12.10% 日 本 4.00% 33.60% 62.40% 碳素纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤 维除用作 绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、 陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞 机结构材料 、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造 火箭外壳、机动船、工 业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 碳素纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政 治敏感的关键材料。 以前，以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM)， 对当时的社会主 义国家实 行禁运封锁政策，1994 年 3 月，COCOM 虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍
笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特别是高性能 PAN 基原丝技 术， 即使我国进入 WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了国人继续自 力更生发展碳 纤维工业外，别无其它选择。因此，国外尤其是碳纤维生产 技术领先的日韩等国对中 国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎 的态度，只有为数很少的中国企业能 够与其建立合作关系，拥有其产品的 进口渠道。 目前世界碳素纤维产量达到 4 万吨 ／年以上，全世界主要是日本东丽、 东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三 家公司，以及德国 SGL 西格里集团，韩国泰光产业，我 国台湾省的台塑集 团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生 产。目 前在祖国大陆还没有一个年产 100t 的规模化碳纤维工厂，大多还处于中试 放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在 80 代年中期从美国 Hitco 公司 引进百吨级碳纤维生产线， 经消化、 吸收和配套后得到迅速发展， 台塑产量增加很 快，但碳纤维质量的提高幅度并不大。 我国对碳素纤维的研究开始于 20 世纪 60 年 代，80 年代开始研究高强 型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21 世纪以来发展 较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了 500 吨／年原丝、200 吨 ／年 PAN 基 碳纤维(只有东丽碳纤维 T300 水平)，使我国碳纤维工业进入了产业化 。随 后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。据不完全统计，目前，我国已有 12 家 生产规模大小不一(5～800 吨／年)的 PAN 基碳纤维生产厂家，合计生 产能力为 13 10 吨／年，产品规格为 1K、3K、6K、12K。但由于一些企业没 有原丝可烧，实际国 内碳纤维的总产量不足 40 吨/年，而且产品质量不太 稳定，大多数达不到 T300 水 平。可喜的是从 2000 年开始我国碳纤维向技 术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原 丝制造技术，采用以二甲基亚砜为 溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自 主技术研制的少数国产 T300、T700 碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。 随着近 年来我国对碳素纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家 化纤行业重点扶持的新 产品，成为国内新材料行业研发的热点。据不完全 统计， 目前拟建和在建的碳纤维 生产企业有 11 家， 合计生产能力为原丝 7100 吨／年、碳纤维 1560 吨／年，其中 在建企业为 4 家，合计生产能力为原丝 1100 吨／年、碳纤维 470 吨／年。 尽管我 国碳纤维生产发展缓慢，而消费量却一直在逐渐增加，市场需 求旺盛。主要用途包括 体育器材、一般工业和航空航天等，其中体育休闲 用品的使用量最大，占消费量的约80%～90%。我国碳纤维的需求量已超过 3000 吨/年，2010 年将突破 5000 吨/年。 主要应用领域为：成熟市场有航 空航天及国防领域(飞机、火箭、导弹、卫星、雷达 等)和体育休闲用品(高 尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等 )；新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等； 待开 发市场有汽车、医疗器械、新能源等。 我国碳纤维复合材料的研制开始于 20 世纪 70 年代中期，经过近 40 年 的发展，已取得了长足进展，在航天主导产品(弹、箭、 星、船)上得到了 广泛应用。近年来，我国体育休闲用品及压力容器等领域对碳纤维 的需求 迅速增长，航空航天技术的快速发展急需高性能碳纤维及其复合材料等， 市 场需求更加旺盛。 为了满足国内市场对碳纤维不断增长的需求，应尽快实现我国碳纤 维 工业的国产化和规模化。为此，必须加快技术创新，掌握核心技术；加速 原丝技 术开发，研制高纯度原丝；强化应用研究和市场开发，进一步扩大 应用领域。碳纤维 在我国大有发展前途，但应总结涤纶等化纤发展的经验 教训，避免盲目发展，实现健 康发展。 为了大型飞机的制造和航空航天事业的发展，我国还必须尽快地实现 高强 中模型碳纤维的产业化。但是，因为高性能碳纤维是发展航空航天等 尖端技术必不可 少的材料，长期受到以美国为首的巴黎统筹委员会的封锁。 虽然“巴统”在 1994 年 3 月解散了，但禁运的阴影仍然存在。即使对我国 解除了禁运，开始也只能是通用 级碳纤维，而不会向我们出售高性能碳纤 维技术和设备。因此，发展高性能碳纤维必 须要靠我们自己。我国化学纤 维工业“十一?五”发展规划中提出了“从以增加数量 为主转向大力发展 高新技术纤维”，特别是把事关国家产业安全的高新技术纤维材料 作为重 中之重，而且碳纤维被列为首位，是国家迫切需要短期内突破的高新技术 纤 维品种，为我国碳纤维的发展创造了条件，我们要抓住这一机遇，自力 更生、努力创 新，发展具有自己知识产权的碳纤维，以满足不断增长的市 场需求。国家“863 计划 ”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展 及其产业化步伐，并给予强有力的支 持，许多材料专家也扎扎实实的做了 许多工作。“十一五”期间，我国又启动了相关 “973 计划”。相信“十一 五”将是我国碳纤维工业产业化的黄金时代。

㈡ 碳纤维复合材料是塑性材料还是脆性的

碳纤维复合材料

碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成的结构材料简称碳纤维复合材料。

概况

在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。

结构

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。

碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。

用途

碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。

碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。

由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。

现在的F1(世界一级方程锦标赛)赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以提高气动性和结构强度

碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

优势

1、高强度(是钢铁的5倍)

2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)

3、出色的抗热冲击性

4、低热膨胀系数(变形量小)

5、热容量小(节能)

6、比重小(钢的1/5)

7、优秀的抗腐蚀与辐射性能

㈢ 碳纤维的特点

碳纤维的特点：

碳纤维是含炭量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。

具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。

碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。

(3)一汽集团复合材料板簧扩展阅读：

碳纤维用途：

碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。

碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。

随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。

㈣ 钢板板簧有效半长是什么意思

板簧是汽车悬架中的关键零部件之一，对整车性能有着非常重要的影响。近年来，随着能源危机和环境危机的日益突出，基于“以塑代钢”概念的复合材料板簧表现出了显著的轻量化优势。

㈤ 假如你是一个汽车设计师，你要设计一辆大量使用复合材料的小汽车，你会选择哪种纤维并给出原因。

碳纤维。

理由：具体来看，碳纤维是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，需要经过碳化及石墨化处理。这是一种性能优异的新材料，质量只有钢的四分之一，强度却是钢的7到9倍，抗拉弹性模量也比钢要强。

但是，这种材料耐冲击性比较差，很容易受到损伤，所以汽车在制造时，不用于承受侧面冲击的部分。一般来说， 碳纤维材料主要用于汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等配件的制件。一些豪华的汽车上面，车身和底盘常应用碳纤维材料，这样就可以保证汽车有着足够的强度和刚度，而且汽车的重量得以降低，油耗也相对降低。

汽车上碳纤维材料的应用，不仅实现汽车的轻量化，而且也满足了汽车刚性的要求，满足了人们节能降耗方面的要求。

(5)一汽集团复合材料板簧扩展阅读

发展方向：

20世纪90年代初，高性能及超高性能碳纤维已问世，预料今后工作将致力于完善工艺、扩大生产、降低成本和开发应用。

一些特种碳纤维，如抗氧化碳纤维(以提高复合材料的使用温度)、低纤度碳纤维(做0.035 mm超薄型预浸带用)、高导热低电阻碳纤维(以满足屏蔽电磁、射频干扰用，并可散发多余的热能)、低热膨胀系数碳纤维(供卫星天线系统、反射镜等用)，中空碳纤维(用于飞机制造工业。

提高复合材料的冲击韧性，核反应堆中的高温过滤介质，分离生物分子血清和血浆用的介质)和活性碳纤维，随着科学及工程的发展会有很大发展。气相生长碳纤维近期内在稳定工艺 ，连续化生产方面会有明显进展，工业化生产的日期预料不会太远。

㈥ 碳纤维的特点

carbon fibre
顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。
碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维 。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前，以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM)， 对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策， 1994年3月，COCOM虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特别是高性能PAN基原丝技术，即使我国进入WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外，别无其它选择。
目前世界碳纤维产量达到4万吨／年以上，全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德国SGL西格里集团，韩国泰光产业，我国台湾省的台塑集团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。目前在祖国大陆还没有一个年产100t的规模化碳纤维工厂，大多还处于中试放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在80代年中期从美国Hitco公司引进百吨级碳纤维生产线，经消化、吸收和配套后得到迅速发展，台塑产量增加很快，但碳纤维质量的提高幅度并不大。
我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了500吨／年原丝、200吨／年PAN基碳纤维(只有东丽碳纤维T300水平)，使我国碳纤维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。据不完全统计，目前，我国已有12家生产规模大小不一(5～800吨／年)的PAN基碳纤维生产厂家，合计生产能力为1310吨／年，产品规格为1K、3K、6K、12K。但由于一些企业没有原丝可烧，实际国内碳纤维的总产量不足40吨/年，而且产品质量不太稳定，大多数达不到T300水平。可喜的是从2000年开始我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。
随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企业有11家，合计生产能力为原丝7100吨／年、碳纤维1560吨／年，其中在建企业为4家，合计生产能力为原丝1100吨／年、碳纤维470吨／年。
尽管我国碳纤维生产发展缓慢，而消费量却一直在逐渐增加，市场需求旺盛。主要用途包括体育器材、一般工业和航空航天等，其中体育休闲用品的使用量最大，占消费量的约80%～90%。我国碳纤维的需求量已超过3000吨/年，2010年将突破5000吨/年。主要应用领域为：成熟市场有航空航天及国防领域(飞机、火箭、导弹、卫星、雷达等)和体育休闲用品(高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等)；新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等；待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。
我国碳纤维复合材料的研制开始于20世纪70年代中期，经过近40年的发展，已取得了长足进展，在航天主导产品(弹、箭、星、船)上得到了广泛应用。近年来，我国体育休闲用品及压力容器等领域对碳纤维的需求迅速增长，航空航天技术的快速发展急需高性能碳纤维及其复合材料等，市场需求更加旺盛。
为了满足国内市场对碳纤维不断增长的需求，应尽快实现我国碳纤维工业的国产化和规模化。为此，必须加快技术创新，掌握核心技术；加速原丝技术开发，研制高纯度原丝；强化应用研究和市场开发，进一步扩大应用领域。碳纤维在我国大有发展前途，但应总结涤纶等化纤发展的经验教训，避免盲目发展，实现健康发展。
为了大型飞机的制造和航空航天事业的发展，我国还必须尽快地实现高强中模型碳纤维的产业化。但是，因为高性能碳纤维是发展航空航天等尖端技术必不可少的材料，长期受到以美国为首的巴黎统筹委员会的封锁。虽然“巴统”在1994年3月解散了，但禁运的阴影仍然存在。即使对我国解除了禁运，开始也只能是通用级碳纤维，而不会向我们出售高性能碳纤维技术和设备。因此，发展高性能碳纤维必须要靠我们自己。我国化学纤维工业“十一•五”发展规划中提出了“从以增加数量为主转向大力发展高新技术纤维”，特别是把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重，而且碳纤维被列为首位，是国家迫切需要短期内突破的高新技术纤维品种，为我国碳纤维的发展创造了条件，我们要抓住这一机遇，自力更生、努力创新，发展具有自己知识产权的碳纤维，以满足不断增长的市场需求。国家“863 计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持，许多材料专家也扎扎实实的做了许多工作。“十一五”期间，我国又启动了相关“973计划”。相信“十一五”将是我国碳纤维工业产业化的黄金时代。

㈦ 碳纤维增强树脂复合材料应用在哪些领域

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面: (1)宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。 (2)航空工业用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有C/C刹车片。 (3)交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。 (4)运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。 (5)土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。 (6)其它工业化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。 编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷。

㈧ 碳纤维增强树脂复合材料的应用

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面:

(1)宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。
(2)航空工业用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有C/C刹车片。
(3)交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。
(4)运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。
(5)土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。
(6)其它工业化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极度、音响、减磨、储能及防静电等材料也已获得广泛应用。

㈨ 碳纤维 详细数据

碳纤维
carbon fibre
顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。
碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维 。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前，以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM)， 对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策， 1994年3月，COCOM虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特别是高性能PAN基原丝技术，即使我国进入WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外，别无其它选择。
目前世界碳纤维产量达到4万吨／年以上，全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德国SGL西格里集团，韩国泰光产业，我国台湾省的台塑集团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。目前在祖国大陆还没有一个年产100t的规模化碳纤维工厂，大多还处于中试放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在80代年中期从美国Hitco公司引进百吨级碳纤维生产线，经消化、吸收和配套后得到迅速发展，台塑产量增加很快，但碳纤维质量的提高幅度并不大。
我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了500吨／年原丝、200吨／年PAN基碳纤维(只有东丽碳纤维T300水平)，使我国碳纤维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。据不完全统计，目前，我国已有12家生产规模大小不一(5～800吨／年)的PAN基碳纤维生产厂家，合计生产能力为1310吨／年，产品规格为1K、3K、6K、12K。但由于一些企业没有原丝可烧，实际国内碳纤维的总产量不足40吨/年，而且产品质量不太稳定，大多数达不到T300水平。可喜的是从2000年开始我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。
随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企业有11家，合计生产能力为原丝7100吨／年、碳纤维1560吨／年，其中在建企业为4家，合计生产能力为原丝1100吨／年、碳纤维470吨／年。
尽管我国碳纤维生产发展缓慢，而消费量却一直在逐渐增加，市场需求旺盛。主要用途包括体育器材、一般工业和航空航天等，其中体育休闲用品的使用量最大，占消费量的约80%～90%。我国碳纤维的需求量已超过3000吨/年，2010年将突破5000吨/年。主要应用领域为：成熟市场有航空航天及国防领域(飞机、火箭、导弹、卫星、雷达等)和体育休闲用品(高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等)；新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等；待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。
我国碳纤维复合材料的研制开始于20世纪70年代中期，经过近40年的发展，已取得了长足进展，在航天主导产品(弹、箭、星、船)上得到了广泛应用。近年来，我国体育休闲用品及压力容器等领域对碳纤维的需求迅速增长，航空航天技术的快速发展急需高性能碳纤维及其复合材料等，市场需求更加旺盛。
为了满足国内市场对碳纤维不断增长的需求，应尽快实现我国碳纤维工业的国产化和规模化。为此，必须加快技术创新，掌握核心技术；加速原丝技术开发，研制高纯度原丝；强化应用研究和市场开发，进一步扩大应用领域。碳纤维在我国大有发展前途，但应总结涤纶等化纤发展的经验教训，避免盲目发展，实现健康发展。
为了大型飞机的制造和航空航天事业的发展，我国还必须尽快地实现高强中模型碳纤维的产业化。但是，因为高性能碳纤维是发展航空航天等尖端技术必不可少的材料，长期受到以美国为首的巴黎统筹委员会的封锁。虽然“巴统”在1994年3月解散了，但禁运的阴影仍然存在。即使对我国解除了禁运，开始也只能是通用级碳纤维，而不会向我们出售高性能碳纤维技术和设备。因此，发展高性能碳纤维必须要靠我们自己。我国化学纤维工业“十一•五”发展规划中提出了“从以增加数量为主转向大力发展高新技术纤维”，特别是把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重，而且碳纤维被列为首位，是国家迫切需要短期内突破的高新技术纤维品种，为我国碳纤维的发展创造了条件，我们要抓住这一机遇，自力更生、努力创新，发展具有自己知识产权的碳纤维，以满足不断增长的市场需求。国家“863 计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持，许多材料专家也扎扎实实的做了许多工作。“十一五”期间，我国又启动了相关“973计划”。相信“十一五”将是我国碳纤维工业产业化的黄金时代。