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    碳纖維的由來 你知道多少?

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    2017/2/16 15:12:31

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    財富中國

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    本站原創

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    【摘要】近年來,碳纖維筆記本電腦、碳纖維自行車、碳纖維網球拍等一系列碳纖維產品走進了尋常百姓家,使得“碳纖維”成為了大家最耳熟能詳的新材料之一。

    近年來,碳纖維筆記本電腦、碳纖維自行車、碳纖維網球拍等一系列碳纖維產品走進了尋常百姓家,使得“碳纖維”成為了大家最耳熟能詳的新材料之一。除了頻繁現身于日常用品,碳纖維還被應用在汽車、航空、航天、船舶、能源等高新產業?梢哉f,幾乎在所有的軍事和民用領域中都可以看到碳纖維的身影。然而,你知道碳纖維是怎樣制造出來的嗎?下面,中國十大碳纖維品牌的小編就詳細介紹介紹。

    碳纖維的由來 你知道多少?

    什么是碳纖維?

    回答這個問題前,我們先了解一下什么是碳纖維。碳纖維(carbon fiber),顧名思義,就是由碳元素組成的纖維,含碳量高于90%。在微觀上,碳纖維的結構和石墨有點相似,都是由層狀的碳片狀晶體組成。這些碳片狀晶體有一個名字,叫做石墨烯。它只有一層原子厚度,面內的碳原子呈六角形排列,類似于蜂窩的形狀。這種獨特的原子排列結構,使得石墨烯成為最強韌的材料。在石墨中,這些碳片狀晶體非常有規則地層疊起來;然而,在碳纖維中,這些碳片狀晶體并不總是那么規則,有時候碳片狀晶體碳片狀晶體可能出現相互交錯情形。

    碳纖維的微觀結構使其具有許多優良性能,在保持密度低的前提下,獲得很大的軸向強度和楊氏模量,同時,碳纖維具有很好的耐超高溫性,耐疲勞性和耐腐蝕性,以及良好的導電導熱性能。這些優良的特性,是保證其在各領域中得到應用的前提。

    如此性能良好的碳纖維是怎樣制成的?

    盡管碳纖維主要由碳組成,微觀結構也和石墨非常接近;然而,人們至今還不能直接用碳或石墨來制取碳纖維,只能采用一些含碳的有機纖維原料,將有機纖維與塑料樹脂結合在一起炭化制得碳纖維。

    被選用來制備碳纖維的有機纖維主要包括:聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維等,其中應用較普遍的是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。選用不同的有機纖維作為原料,對具體的工藝參數會有不同的要求,制備出來的碳纖維的性能也會有一定的差異。然而,在這過程中,普遍需要經歷纖維紡絲、熱穩定化(預氧化)、氧化、碳化四個過程,其間伴隨著脫氫、環化、預氧化、氧化及脫氧等化學變化。經過這些過程以后,我們就可以得到碳纖維的原絲。

    然而,制備出原絲并不意味著制備碳纖維的過程就結束了。制備出原絲后,還需要經過上漿和固化的過程。所謂的上漿就是將原絲和環氧樹脂混合的過程。上漿過程使用的方法可以很多,可以通過自動放置機械會將碳纖維浸泡在環氧樹脂中,也可以人工地將環氧樹脂和其他高分子與碳纖維混合起來。上漿結束后,就需要經過最后的一個程序,那就是固話。固化過程常用到的方法是加熱,或者將環氧樹脂放在真空中加壓。固化主要是讓包裹了環氧樹脂的碳纖維硬化;此外,在固化過程中,碳纖維可能會發生化學反應,生成原絲材料中不含碳的物質,導致纖維顆粒之間的團聚作用力更加強。這時候,碳纖維的產品就真正做好了。

    - THE END -
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