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碳纤维是一种含碳量在90%以上的新型纤维材料。不仅具有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性。作为一种高性能纤维，碳纤维已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。

碳纤维的性质

碳纤维是一种力学性能优异的新材料。其比重不到钢的1/4，比铝还要轻，强度是钢的10倍。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低等特点，可以称为新材料之王。因此，可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、高尔夫球棒等体育休闲领域。

由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，而且因质量小而动力消耗少，可节约大量燃料。据报道，航天飞行器的质量每减少1kg，就可使运载火箭减轻500kg。

碳纤维除了具有一般碳素材料的特性：耐高温, 耐磨擦, 导电, 导热及耐腐蚀等, 其外形有显著的各向异性, 柔软, 可加工成各种织物, 又由于比重小, 沿纤维轴方向表现出很高的强度, 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。碳纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕，一般仅约为19g, 拉力高达300kg/ mm² 。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能, 因此在旨度、刚度、重度、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，碳纤维复合材料具备不可替代的优势。

碳纤维的物理性质

(1)碳纤维的密度在1.5—2.0g/cm³之间，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温(3000℃)石墨化处理，密度可达2.0g/cm³。

(2)碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。平行于纤维方向是负值，而垂直于纤维方向是正值。

(3)碳纤维的比热容一般为7.12×10-1kj/(kg·k)。热导率随温度升高而下降。

(4)碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775ìù/cm，高强度碳纤维为1500ìù/cm。碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀。

碳纤维的化学性质

碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中，温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成co与co2。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时，强度才开始下降，而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化，它还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。