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發(fā)表于 2010-2-28 19:42:00
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碳纖維基礎(chǔ)
碳纖維是由一條又長(zhǎng)又薄的碳原子組成的，直徑為0.0002-0.0004(0.005-0.010毫米。這些碳原子的微觀晶體是聯(lián)系在一起的,或多或少都是平行排列的長(zhǎng)軸的纖維。晶體排列使纖維的令人難以置信的強(qiáng)大。幾千碳纖維扭在一起形成一個(gè)紗、可自行或編織成織物。織物紗線或結(jié)合環(huán)氧樹(shù)脂形成各種復(fù)合材料。復(fù)合材料可用于制造飛機(jī)和太空船零件,風(fēng)車葉片，賽車或自行車的框架,高爾夫球桿軸、汽車配件，釣魚(yú)桿,帆船桅桿,以及許多其他的配件使其重量輕、強(qiáng)度高。
碳纖維是20世紀(jì)50年代作為強(qiáng)化材料高溫注塑而成，用作生產(chǎn)導(dǎo)彈配件。初期的纖維加熱制造,直到結(jié)成了人造絲。這個(gè)過(guò)程的效率低下,產(chǎn)生的纖維含有碳,只有大約20%的低強(qiáng)度和剛度特性。在20世紀(jì)60年代初,開(kāi)發(fā)利用了聚丙烯腈為原料，使碳纖維含有了55%碳和有更好的性能。聚丙烯腈轉(zhuǎn)換過(guò)程的基本方法,迅速成了初期碳纖維生產(chǎn)的基本方法。
在70年代,有人實(shí)驗(yàn)從石油中提煉加工碳纖維。這些纖維含有大約85%的碳,具有優(yōu)異的抗折強(qiáng)度。不幸的是,他們只有有限的抗壓強(qiáng)度、沒(méi)有被廣泛接受。
今天,碳纖維是許多產(chǎn)品的重要配件,碳纖維應(yīng)用在逐年快速發(fā)展。美國(guó)、日本和西歐是主要的碳纖維生產(chǎn)商。
炭纖維的分類：碳纖維按拉伸模量進(jìn)行分類，用拉伸模量的多少來(lái)衡量一定直徑的纖維拉力。英語(yǔ)的計(jì)量單位為鎊在每平方英寸的橫截面積的力。炭纖維份為“低模量”張力在34.8萬(wàn)磅以下(240萬(wàn)kPa)。其他種類的順序按拉伸模量,包括“標(biāo)準(zhǔn)”,“中級(jí)模數(shù)”、“高彈性模量、”和“超高模數(shù)。”彈性模量碳纖維的結(jié)構(gòu)有超高壓72.5-145.0，拉伸模量達(dá)到1.0 500萬(wàn)磅(kPa億)。作為對(duì)照,鋼有拉伸模量約29億磅(約200萬(wàn)kPa)。因此,最有力的碳纖維是鋼大約五倍。
石墨纖維指的是有石油瀝青為原料生產(chǎn)的一種超高模纖維，這些纖維,有一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維晶體排列緊密接近的特點(diǎn)，是一種純凈的形式的碳稱為石墨
原材料
用來(lái)生產(chǎn)碳纖維原料被稱為原絲，大約90%的碳纖維生產(chǎn)原料是聚丙烯腈。其余10%是由人造絲和石油瀝青。
所有這些材料都有機(jī)聚合物,其特點(diǎn)是被碳原子長(zhǎng)串綁在一起的分子。確切各公司的原絲基體成分是不同,通常被認(rèn)為是一個(gè)商業(yè)秘密。
在生產(chǎn)過(guò)程中,使用了各種氣體和液體，這些材料有些是為了與纖維反應(yīng)，以達(dá)到特定的效果 其他材料的設(shè)計(jì)，或不作出反應(yīng)，以防止某些與纖維的反應(yīng)。 這些過(guò)程中的許多材料的確切成分同樣被認(rèn)為是商業(yè)秘密。
制造業(yè)工藝
在碳纖維制造過(guò)程中分化學(xué)和機(jī)械部分，原絲長(zhǎng)股或纖維被拉進(jìn)爐內(nèi),然后在無(wú)氧狀態(tài)下加熱到一個(gè)非常高的溫度。無(wú)氧，纖維不能燃燒。相反,高溫使纖維原子猛烈振動(dòng)直到最后非碳原子而被清除。這一過(guò)程稱為碳化過(guò)程，長(zhǎng)束組成的纖維，緊密互鎖，只留下了少數(shù)非碳原子剩余。這既是典型的使用聚丙烯腈生產(chǎn)碳纖維的操作序列。
關(guān)鍵詞：拉伸模量---tensile modulus 石墨----graphite 聚丙烯腈----polyacrylonitrile
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發(fā)表于 2010-2-26 18:39:11
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