碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕性強、比耐熱鋼耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。碳纖維主要被制成碳纖維增強塑料這種復合材料來應用。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5滋m～8滋m。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，由一層層以六角型排列的碳原子構成。碳纖維與石墨兩者的差別在于層與層之間的連接。石墨是晶體結構，它的層間連接松散，而碳纖維不是晶體結構，層間連接是不規(guī)則的，這樣可防止滑移，增強物質強度。
一般碳纖維的密度為1750kg/m3，導熱能力高但傳電能力低，碳纖維的比熱容量亦比銅低。當加熱的時候，碳纖維會變厚、變短。雖然碳纖維的天然顏色是黑色，但科學家可以把它染成不同的顏色。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
碳纖維的種類ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
經高溫處理后，其含碳量超過90％以上的纖維材料，稱之為碳纖維。碳纖維的分類有許多方法，可依原料、性能、形態(tài)來進行分類。若依原料可分為聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纖維；瀝青（Pitch）系碳纖維。其中聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纖維具有高強度、高彈性率的性質，在航空器材、體育、休閑娛樂等領域大范圍使用。瀝青（Pitch）系碳纖維具有的高彈性模量、高導熱性等特性是聚丙烯腈系碳纖維所達不到的，通常以長纖維形態(tài)被利用。由于瀝青系碳纖維為高模量級纖維，比彈性模量顯著優(yōu)良，故適合于支配剛性結構物輕量化并賦予其結構剛性。另外，瀝青系碳纖維具有高導熱性、低電阻、低熱線性膨脹率及化學穩(wěn)定性好等特性。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
依機械性能可分為超高彈性率碳纖維(UHM類型)，彈性率600GPa以上，強度2500MPa以上；高彈性率碳纖維(HM類型)，彈性率350GPa～600GPa，強度2500MPa以上；中彈性率碳纖維(IM類型)，彈性率280GPa～350GPa，強度3500MPa以上；標準彈性率類型碳纖維(HT類型)，彈性率200GPa～280GPa，強度2500MPa以上；低彈性率碳纖維(LM類型)，彈性率200GPa以下，強度3500MPa以下。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
碳纖維特點及性質ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
碳纖維呈黑色，堅硬，具有強度高、重量輕等特點，是一種力學性能優(yōu)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35000MPa以上，是鋼的7.9倍，抗拉彈性模量為230000MPa～430000MPa，高于鋼。因此CFRP的比強度，即材料的強度與其密度之比可達到20000MPa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為590MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，構件自重愈小；比模量愈高，構件的剛度愈大。從這個意義上已預示了碳纖維在工程上的廣闊應用前景。縱觀多種新興復合材料，如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料的優(yōu)異性能，眾多專家預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
PAN碳纖維及其復合材料具有以下特征（其中括號內為碳纖維的纖維軸方向的特征）：（1）機械特性，與金屬相比，密度小，質輕；模量高，高剛性；強度高；疲勞強度高；耐磨耗性、潤滑性優(yōu)良；振動衰減性優(yōu)良；（2）耐熱性、安定性，熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好；具有導熱性；在惰性氣體中耐熱性優(yōu)良；（3）電傳導及電磁波屏蔽性，具有導電性；具有電磁波屏蔽性；（4）X射線透過性優(yōu)良；屬多種導性材料，針對其目的可設計出適當?shù)慕Y構體。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
2007年，日本主要碳纖維生產商東麗公司與日產汽車等企業(yè)聯(lián)手開發(fā)出了使用碳纖維的尖端材料，可大幅減輕汽車主要部件，如底盤的重量。新技術可使汽車整體重量減輕1成，提高燃效性能4%～5%。另外，耐沖擊性可達到原來的1.5倍。這些廠家計劃3年后在市售車上應用此新技術。在全球為減排溫室氣體而強化燃效規(guī)定的背景下，這一新技術有望加快以鋼鐵為主的汽車原材料的轉變。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
底盤是汽車底部的骨架，是與發(fā)動機等同等重要的基礎部件。此前，曾在將發(fā)動機的動力傳導給車輪的傳動軸上采用過碳纖維。如果新技術達到實用水平，則是首次在汽車主要部件上采用碳纖維。以高級乘用車為例，目前的鋼鐵底盤重量約達300kg，如果改用碳纖維與樹脂合成的碳纖維強化塑料，則可降低到150kg左右，1.5t左右的汽車總重量由此可減輕1成。另外，在發(fā)生碰撞事故時，底盤會發(fā)生變形，從而吸收沖擊力。假定在時速60km下發(fā)生碰撞事故，底盤的能量吸收量可提高到1.5倍，從而可減輕人體所受的沖擊。ccE建筑醫(yī)生網(wǎng),建筑修繕,工程鑒定咨詢,加固,補強,建筑工程問題診斷網(wǎng)
材料參數(shù)
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材料名稱 |
臺麗碳纖維 |
臺麗碳纖維 |
日本碳纖維 |
日本碳纖維 |
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克重（g/m2） |
200 |
300 |
200 |
300 |
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比重（g/cm3） |
1.7 |
1.7 |
1.7 |
1.7 |
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設計厚度（mm） |
0.111 |
0.167 |
0.111 |
0.167 |
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抗拉強度(MPA) |
≧3200 |
≧3200 |
≧3500 |
≧3500 |
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抗拉模量(GPA) |
≧230 |
≧230 |
≧240 |
≧240 |
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長度(m) |
100 |
100 |
100 |
100 |
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