什么是碳纖維？

更新時間：2024-10-12

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碳纖維是一種成分主要由碳組成的纖維，質輕而堅固。

碳纖維又稱碳纖維，是將纖維形式的有機化合物制成阻燃劑后，在1000℃以上的高溫下加熱（煅燒），除去原料有機化合物中所含的氫和氮原子。碳原子含量達90%以上。

炭素繊維は、強度を確保しつつ軽穩定できるという特長を活かし、金屬材料の代替として多方面で使用されます。さらに柔軟性、電子伝導性があり、腐食しにくい、燃えにくいという特徴があるため、使用分野は幅広いです。

碳纖維很少單獨使用，一般與樹脂、陶瓷、金屬等材料復合制成碳纖維復合材料。具體來說，這些產品包括要求重量輕、強度高的飛機、火箭、人造衛星，以及重量輕、易于操作的假肢等手術設備，以及輪椅、護理床等護理設備。

特別是在汽車領域，減輕車輛重量有助于降低油耗。正因如此，碳纖維自開發之初就備受關注。由于其高強度和彈性模量，碳纖維還在運動器材中得到應用，例如高爾夫球桿、釣魚竿、繞線輪、自行車車架、網球拍、滑雪板和滑雪板。

未來，它有望應用于建筑和土木工程領域，例如在混凝土結構上粘貼碳纖維片以增強其抗震能力，以及作為懸索橋中電纜和鋼框架的替代材料。

碳纖維根據原料分為PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維兩類。目前，PAN基碳纖維是主流，占全球碳纖維產量的90%。

由PAN（聚丙烯腈）纖維制成的碳纖維，具有強度和彈性模量，廣泛應用于航天工業等需要高可靠性的工業領域，以及休閑用品和體育領域。

其中應用最多的是工業領域。在汽車工業中，它用于制造發動機罩、擾流板、油箱和許多其他零件。它還用作板簧和齒輪等金屬零件的替代材料。

瀝青基碳纖維具有彈性模量可調節的特點。因此，它用于不需要高彈性的部件，反之則用于需要高彈性的產品。瀝青基碳纖維又可分為中間相瀝青纖維和各向同性瀝青纖維。

中間相瀝青由于原料分子在液晶狀態下的排列而具有光學各向異性，由此得到的中間相瀝青纖維是具有高強度、高彈性模量的高性能碳纖維（HPCF）。另一方面，各向同性瀝青的組成分子隨機取向并且是光學各向同性的。

由此獲得的各向同性瀝青纖維雖然在強度、彈性模量等機械性能方面遜于中間相瀝青纖維，但在其他方面具有相同的性能，并且具有較低彈性模量的通用碳纖維（GPCF）。

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