第一篇：ACCC碳纤维复合芯导线

ACCC碳纤维复合芯导线

ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷刚导线的新产品，ACCC碳纤维复合导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点，实现了电力传输的节能、环保与安全。

ACCC碳纤维复合芯导线系列主要优点是：

1.强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa-1410Mpa，而ACCC导线的碳纤维混合固化芯棒，是前者的两倍。

2.导电率高，节能6%。由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失约6%。

3.低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。

4.重量轻10-20%。碳纤维复合芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下,ACCC的铝截面积为常规ACSR导线的1.29倍。ACCC导线单位长度重量比常规ACSR导线轻10-20%，显示了ACCC导线重量轻的优点。

5、耐腐蚀，使用寿命高于普通导线的2倍。碳纤维复合材料与环境亲和，同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，有效地延缓导线的老化，使用寿命高于普通导线的2倍。

6、同样容量线路投资成本低于普通导线。由于ACCC碳纤维复合导线倍容量运行，而且抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。

7、节约一半铝材的消耗。按每年电力电路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人类生态环境方面来说，具有划时代的意义

碳纤维复合材料的应用及其在电线电缆中的发展建议

星期一 202_年1月15日 0:00:00 来源：中国电线电缆网

一、碳纤维复合材料的发展和战略地位

碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。

碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。经过二十多年的发展，碳纤维及其复合材料已从初创期转入增长发展期，其工业地位已基本确立，美、日、英、法、德等国的碳纤维产量已经占世界产量的绝大部分，并已逐步形成垄断优势。

我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863”和“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。

二、碳纤维复合材料的性能和用途

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出很高的强度，且碳纤维比重小。

1、碳纤维的化学性能

碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。除强氧化性酸等特殊物质外，在常温常压附近，几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用，很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍，从碳素材料的化学性质分析，在≤250℃环境下，碳素材料既没有明显的氧化发生，也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构，因此气孔率高达25％左右，在加热过程易产生吸附气体脱气情况，这样的过程更有利于我们稳定电气性能和在电热领域的应用。

2、碳纤维的物理性能

（a）热学性质

碳素材料因石墨晶体的高度各向异性，而不同于一般固体物质与温度的依存性，从工业的应用角度来看，碳素材料比热大体上是恒定的。几乎不随石墨化度和碳素材料的种类而变化。（b）导热性质

碳素材料热传导机理并不依赖于电子，而是依靠晶格振动导热，因此，不符合金属所遵循的维德曼—夫兰兹定律。根据有关资料介绍，普通的碳素材料导热系数极高，平行于晶粒方向的导热系数可与黄铜媲美。

（c）电学性质

碳素材料电学性质主要与石墨晶体的电子行为和不同的处理温度有关，石墨的电子能带结构和载流子的种类及其扩散机理决定了上述性质。碳素材料这类电学性质具有本征半导体所具备的特征，电阻率变化主要与载流子的数量变化有关。

3、碳纤维的主要用途

与树脂、金属、陶瓷等基体复合，做成结构材料。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。在刚度、重量、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，碳纤维复合材料都颇具优势。

由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。

最神奇的应用是采用长碳纤维制成的“纳米绳”可以将“太空电梯”由理想变为现实，太空电梯将可以将乘客和各种货物运送到空间轨道站上，也可以用这种“纳米绳”将太空中发射平台与地面固定在一起，在这样的发射平台上发射人造卫星和太空探测器就可以大大降低发射成本。

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面：

（1）宇航工业 用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层；卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件；航天飞机机头，机翼前缘和舱门等制件；哈勃太空望远镜的测量构架，太阳能电池板和无线电天线。

（2）航空工业 用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机体；次承力构件，如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，此外还有C/C刹车片。

（3）交通运输 用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件；船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇，以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆；海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。

（4）运动器材 用作网球、羽毛球、和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。

（5）土木建筑 幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。

（6）其它工业 化工用的防腐泵、阀、槽、罐；催化剂，吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极度、音响、减磨、储能及防静电等材料也已获得广泛应用。

三、碳纤维复合材料在电线电缆中的应用

碳纤维以其固有的特性赋予了其复合材料优异的性能，它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，从而为其在电线电缆行业中的应用提供了可能和必然。

（一）碳纤维加热电缆的开发和应用

人们早就知道，以金属材料为发热体的电加热技术已在各个领域得到了广泛的应用。但是金属丝在高温状态下表面易氧化，由于氧化层不断的增厚，造成了有效通过电流的面积减小，增大了电流的负荷，因此易烧断。在相同的允许的电流负荷面积下，金属丝的强度比碳纤维低6－10倍，在使用过程中易折断。

碳纤维是一种石墨的六方晶格层状结构组成，是一种全黑体材料，因此在电热应用中，表现出来的电热转换效率高。在特定的条件下，高温不氧化，单位面积的电流的负荷强度和机械强度不发生改变。

目前碳纤维加热电缆的应用如下： 低温辐射发热电缆地板采暖系统。

恒温育雏箱、花房、苗圃、蔬菜大棚等保温采暖。

道路化雪、机场跑道化雪：用于混凝土结构中楼面加热的理想产品，也可以用在融雪装置中，对屋面雨水和排水管进行防霜，还可以用于土壤加热。

管道、罐体保温防冻：电伴热产品近几年在中国得到了大力的推广和广泛的应用。其应用领域主要集中在石油、化工、电力、铁路和民用或商业建筑等。随着中国电力工业的发展，以清洁、无二次污染的电能为主要能源的电伴热产品市场前景非常广阔，同时，也为电伴热产品的性能提出了更高的要求。

足球场草坪、公共绿地土壤保温：太阳能热水器电能补充加热器，主要用于在长期阴雨天或寒冬季节，因光照不足而导致太阳能热水器水温不能满足生活、工程需要时，为补充热能而设计的。它具有较强的耐酷暑、严寒和高温潮湿环境的性能，并具有防干烧的功能。即使偶尔水箱缺水误通电，也不至于烧坏电加热器和水箱，故能确保安全使用。

（二）碳纤维复合芯导线的开发和应用

我国是个缺电的国家，不仅发电业的发展滞后，输电业的弊端也凸现出来，输电线路已不堪承受传输容量快速扩容的需求，由于过负荷造成的停电、断电故障频频发生，电力传输成为电力工业发展的“瓶颈”，各国均在研究新型架空输电路用导线，以取代传统的钢芯铝绞线，碳纤维复合芯导线由此应运而生。

与钢芯铝绞线相比，碳纤维复合芯导线具有以下优点：

１、和同样直径的ACSR电缆相比，可以提供双倍的载流容量。２、有效解决电缆下垂问题。

３、可以在更高的温度下工作，最高可达200摄氏度。４、线芯可以抗腐蚀，而且没有双金属间腐蚀问题。

５、因为可以提供更高的载流容量，所以同时也有效的降低了工程成本。６、与相同直径传统电缆相比可以多容纳28%的导体。

７、高强度线芯可以有效减少电缆架的数量，或降低电缆架的高度。８、有效减少电缆下垂，使地面生物更加安全。

除了上述提及的优点外，还可减少传输中电力的损耗，减少20%的塔杆，节省用地，减少有色金属资源消耗，有助于构造安全、环保、高效节约型输电网络。

目前世界上只有美国和日本开发出这种新型导线，他们还达成默契：不向第三国输出，日本一家碳纤维导线企业的产量就占到世界40%左右。

目前我国电线电缆研究所、电力建筑研究院以及国家电网有限公司都已经开始了对ACCC导线的试验研究工作。国内电缆厂家也加大与外方合作，将这种新型电缆引进到中国生产，积极推动我国架空输电线路的技术革命。最近福建电网已经将该新型导线架设运行。

（三）在高低温、腐蚀等苛刻环境应用的可能

碳纤维细如蛛丝，三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，成形工艺性好，是一代新型工程材料，其弹性量高，抗变性能力比钢大2倍多，抗拉强度30～40t/cm2pa,而比重还不到钢的四分之一，是铝合金的二分之一，高弹模量比钢铁大16倍，比铝合金大12倍。且碳纤维比钢等柔软。因此，碳纤维可用于要求能承重、不易损伤内部元件的电缆的加强芯，如海底光缆等。

碳纤维可以耐－180℃的低温，在此条件下，许多材料都变的很脆，连坚固的钢铁也变的比玻璃还容易碎，而碳纤维在此条件下依旧很柔软。因此，碳纤维复合芯可用于极寒（如南极考察研究等）条件下输电载体的设计和制造。

碳纤维又可以耐3000℃～3500℃的高温，在此高温下最好的耐热钢也变成钢水，但在没有氧气的情况下，碳纤维没有变化。碳纤维即使从3000℃的高温快速冷却到室温也不会炸裂，因而可在急冷急热的环境中工作。这为钢铁、冶金、锅炉等行业中高温特高温场合电缆的设计提供了可能。此外，碳纤维纱、碳纤维绳、碳纤维布都可用于消防电缆产品的设计选用。

碳纤维有超强的耐腐蚀性。金属中耐腐蚀性最强的是黄金和铂，在一份硝酸（浓度70％）和三份硫酸（浓度39％）配成的称“王水”的溶液中黄金、铂会被腐蚀的千疮百孔，而“王水”中的碳纤维却安然无恙。为各种化学环境下轻型耐化学腐蚀电缆的设计提供了新的思路。

四、发展建议

碳纤维材料的产业化是实现碳纤维导线在国内输电行业的产业化的前提和保证。碳纤维材料价格则是制约产业化应用的关键。

我国从八十年代初期开始起步，加大了对碳纤维材料的研究和开发力度，并也着力于碳纤维材料产业化基地的建设，但由于国外设备、技术封锁，至今未见重大突破，产品质量不稳定性，预计今后每年至少一万吨的缺口。

２０００年前碳纤维材料的价格水平为５万美圆／吨左右，比铝的价格要高２０倍多。但是近两年，由于国际政治形势和军事格局的变化，碳纤维材料价格受其影响，大幅度上升。这无疑都将对我国现代化的建设成本形成巨大的压力和负担。最近，我国福建电网从美国复合材料工程公司（CTC）购置了60公里ACCC导线（铝导体复合芯架空导线）应用在福建省厦门和福州电网中，其价格水平为１５万元人民币／公里。这比我们一直使用的钢芯铝绞线的价格要高几倍。

各科研院所应进一步加大碳纤维材料的基础应用研究和开发，建立我国自主知识产权，实现碳纤维材料的质量稳定，降低成本。同时要采用国家投入和民间投入相结合的方式，加大碳纤维在航天和军工以外的民品应用，有助于碳纤维产业的健康持续发展。

最近，我国国内碳纤维产业发展面临重大机遇。辽宁圣华科技有限公司落户抚顺经济开发区后，可以把现有抚顺部分企业培育成碳纤维及复合材料的龙头企业，发挥其带动和辐射功能，把抚顺建设成为全国碳纤维研发基地和产业基地。

目前我国电线电缆研究所、电力建筑研究院以及国家电网有限公司都已经开始了对ACCC导线的试验研究工作。希望国内同行积极研究和开发，为加快碳纤维复合材料在我国线缆行业应用和产业化发展共同努力。

江苏亨通电力电缆有限公司 副总工程师 王永忠

新型材料的输电技术

星期一 202_年1月15日 0:00:00 来源：中国电线电缆网

随着电源容量、用电需求的迅速增长以及资源能源的日益紧张和环境保护的限制不断加大，需要新建线路或改造已有线路，进一步提高电网的输电能力，尤其在经济发达地区，这个问题就更加突出。低损耗、环保型、节约型、大容量的新型材料输电技术随着科学技术、材料技术、制造水平以及工艺水平的不断提高，将发挥越来越重要的作用。

一、新型导线技术： 1． 全铝合金导线

目前在西欧、北欧、北美、日本、南亚等国家，铝合金导线作为架空输电线路已广泛应用，但我国目前应用量还不到1％。全铝合金导线与目前普通采用的钢芯铝绞线（ACSR）相比，具有弧垂特性高、耐腐蚀、表面耐损伤、伸长率大、线损小以及抗蠕变性能好等优点。2． 耐热铝合金导线

上世纪60年代日本研制了耐热铝合金导线，其连续运行温度及短时允许温度比常规ACSR要提高60℃，分别为150℃和180℃，从而大大提高了输电能力。耐热铝合金是由EC级铝、少量锆和其他元素组成，具有较高的重结晶温度，所以耐热铝合金连续工作温度可达150℃，载流量可提高1.4～1.6倍。同时加锆对改善导线的耐软化性和耐蠕变性有显著的效果。为减少电腐蚀，钢芯采用铝包钢。

3． 倍容量导线

倍容量导线也叫超耐热铝合金导线。该导线除具有耐热铝合金导线的优点外，最大的特点为导线允许温度可达230℃，载流量提高约2倍；导线钢芯采用铝包INVAR线，显著地限制了导线弧垂。倍容量导线的线径、质量、张力、弧垂等特性与常用的ACSR基本相同，所以线路改造时，原有杆塔、基础可完全利用。4． 新型复合材料合成芯导线

随着材料技术的不断进步，20世纪末人们尝试用有机复合材料代替金属材料制作导线的芯材，开发出了新型复合材料合成芯导线。这种导线充分发挥了有机复合材料的特点，与目前各种架空导线相比，具有重量轻、强度高、热稳定性好、驰度低、载流量大、耐腐蚀的特点，从节能、节地、节材、环保、提高输电能力等方面看，具有很好的应用前景，特别适用于老线路的改造。

20世纪90年代日本开发了复合材料合成芯导线，产品分为碳纤维芯铝绞线（ACFR）和耐热碳纤维芯耐热铝合金绞线（TACFR）两种，前者在实际线路试验了4年多。复合材料芯线主要由碳纤维和热硬化性树脂构成。用12000根直径为7μ的PAN系碳纤维涂上未硬化的热硬化性树脂绞在一起，在缠上有机纤维形成一根股线，然后用7根股线绞成合成绞线。再经过最后的热处理使树脂完全硬化，最后形成复合材料芯线。复合材料芯线质量是常规钢芯的约1/5，线膨胀系数约为1/12。试验证明，这种新型复合材料芯导线的抗拉强度远远超过了ACSR，在常温下的应力——伸长特性呈现弹性体，没有塑性变性，破断时的伸长量比钢绞线小，约为1.6％。耐热性基本与ACSR相同。

美国新型复合材料合成芯导线开发研究较为成功的是CTC公司，202_年该公司又推出了型号为ACCC的复合材料合成芯导线——碳纤维复合芯铝绞线。它的芯线是由碳纤维为中

字体：大 中 小 心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，碳纤维采用聚酰胺耐火处理、碳化而成；高强度、高韧性配方的环氧树脂具有很强的耐冲击性、耐抗拉应力和弯曲应力。将碳纤维与玻璃纤维进行预拉伸后，在环氧树脂浸渍，然后在高温模子中固化成型为复合材料芯线。芯线外层与邻外层为梯形截面铝线股。导线已完成常规的型式试验，具有良好的机械特性和电气特性。于202_年8月在德克萨斯州的实际线路上安装了3.22km，开始为期2年多的各种现场试验。

ACCC复合材料合成芯导线的特点是：

1.强度大。ACCC导线的抗拉强度为2399Mpa，是一般钢丝抗拉强度的1.97倍，是高强度钢丝的1.7倍。试验证明其破断力比常规ACSR提高了30％。

2.导电率高，载流量大。由于复合材料不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且输送相同电力的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电线损6％左右。另外，相同直径时ACCC导线的铝材截面积为常规ACSR的1.29倍。因此可以提高载流量29%。在180℃条件下运行，其载流量理论上为常规ACSR的两倍。

3.线膨胀系数小，驰度小。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低驰度特性，在相同的试验条件下，温度从26.1℃上升到183℃时，常规ACSR导线的驰度从236mm增加到1422mm，提高了5倍；而ACCC导线的驰度仅从198mm增加到312mm，提高仅0.57倍，其驰度变化量仅为常规ACSR的9.6％，在高温下弧垂不到ACSR的1/10。4.重量轻。复合材料的密度约为钢的1/4。单位长度总量约为常规ACSR的70～80％。5.耐腐蚀、使用寿命长。碳纤维复合材料与环境亲和，而且又避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，较好地解决铝导线长期运行的老化问题。

二、复合材料电力杆塔技术：

复合材料电力杆塔所采用的聚氨酯基树脂，与其他种类树脂体系相比较，具有方便加工、安全环保、成本低廉等显著优点。复合材料电力杆塔的主要特点是：

1、环境影响小，且外形颜色可与环境相协调；

2、强度重量比大、重量轻；

3、耐化学腐蚀、耐磨、防水、阻燃耐火（持续温度低于316℃），能够防止昆虫、鸟类和其他小动物损坏；

4、绝缘性能好，有效降低绝缘设计水平；

5、采用模段空心结构，存储空间小，单位运输成本低；

6、安装与运输方便。安装后不需维护，使用寿命长达80年。

采用复合材料电力杆塔可以减少每个绝缘子串中绝缘子的用量；绝缘子串可以离结构更近；可以减少相线与相线的间距；在满足屏蔽相导线免于遭雷击的设计条件下，避雷线的高度可以降低，从而使杆塔结构设计的更加紧凑。

由于复合材料电力杆塔 好的电气“绝缘”特性，在污闪、冰闪、舞动、风偏以及雷击等电力事故频繁发生的地区，有很好的应用前景，尤其在超高压、特高压输电中，使用复合电力杆塔可以显著降低对绝缘水平的要求。

中国电机工程学会

第二篇：碳纤维

碳纤维——是由有机母体纤维（例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青）采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的。其结果是除碳以外的所有元素都 予以去除。碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在 3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模 量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材 料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

碳纤维的用途主要是利用其“轻而强”和“轻而硬”的力学特性，广泛应用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料；利用其尺寸稳定性，应用于宇宙机 械、电波望远镜和各种成型品；利用其耐疲劳性，应用于直升飞机的叶片；利用其振动衰减性，应用于音响器材；利用其耐高温性，应用于飞机刹车片和绝热材料； 利用其耐药品性，应用于密封填料和滤材；利用其电气特性，应用于电极材料、电磁波屏蔽材料、防静电材料；利用其生体适应性，应用于人工骨、韧带；利用其 X-光透过性，应用于 X-光床板等。

此外，还可以活化成活性碳纤维，应用于各种吸附领域。具体应用例如：①钓鱼杆现年产量约1200万只，年碳纤维用量1200t；②高尔夫球杆随着轻量 化和长尺寸化的要求，现已占碳纤维体育用品用途的50％，年碳纤维用量为2000t；③网球拍的年市场规模约为450万只，年碳纤维用量约500t；④飞 机方面，小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占70％一80％，军用机30％一40％，大型客机15％一20％；⑥人造卫星结构体、太阳能电池板和天线 要用高模碳纤维，先进的运载火箭和导弹壳体、发射筒等要用800H和 T300碳纤维等；⑥土木建筑领域，已用于补修加工用片材、建筑部件、代钢筋材料、屋顶构架材料等；⑦能源领域，已用于汽车的压缩天然气罐和风车叶片(长 达30-40m)、海底油田管道、升降机等；⑧交通运输方面，已应用于赛车、汽车传动轴、大型卡车车体等；⑨电子电器领域，已应用于增强热塑性树脂的挤出 成型品，如抗静电 IC盘、笔记本电脑的筐体，具有电磁波屏蔽效果；⑩其它，还有X-射线盒、医用床板、印刷、制膜、造纸等用的各种滚轴、空气或氧气呼吸用压力容器等等。

碳纤维产业是由原丝（PAN）生产再到预浸料再到具体的终端产家这么一个产业链。目前, 原丝的售价是40元～50元/公斤,碳纤维为200元/公斤,预浸料为500元/公斤,每一级的深加工都有高幅度的增值。

我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段, 国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4％左右,国内用量的90％以上靠进口。而PAN 原丝质量一直是制约我国碳纤维工业规模化生产的瓶颈。另外,碳纤维长期以来被视为战略物资,发达国家一直对外实行封锁。因此,有关专家认为,强化基础研究 是创新之本, 是发展国内碳纤维工业的根本出路。美国联合碳化物公司（UCC）于1959年开始最早生产粘胶基碳纤维，五六十年代是粘胶基碳纤维的鼎盛时期，虽然时期已开始衰退，但是它作为耐烧蚀材料至 今仍占有一席之地。1959年，日本研究人员发明了用聚丙烯腈（PAN）原丝制造碳纤维的新方法。在此基础上，英国皇家航空研究院研制出了制造高性能 PAN基碳纤维的技术流程，使其发展驶入了快车道，PAN基碳纤维成为当前碳纤维工业的主流，产量占世界总产量的90%左右。1974年，美国联合碳化物 公司开妈了高性能中间相沥青基碳纤维Thornel-35的研制，并取得成功。目前Thornel-P系列高性能沥青碳纤维仍是最好的产品，这样就形成了 PAN基、沥青基和粘胶基碳纤维的三大原料体系。

世界碳纤维的主要生产商为日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓

尔泰克（ZOLTEK）、阿克苏（AKZO）、阿尔迪拉（ALDILI）和德车的SGL公司等。其中日本三大集团占世界生产能力的75%。世界CT型碳纤维总生产能力为22100吨/年，LT型碳纤维总生产能力为9550吨 /年；实际生产量约为7000吨/年。

在20世纪90年代中期以前，军事工业、航天与航空工业与体育休闲业一直是CT型碳纤维的主要市场。自1996年美国成功地将LT型碳纤维工为化以后，CT型碳纤维与LT型碳纤维竞争十分激烈。

当前世界上PAN基炭纤维正处于迅速增长的发展期：产品性能趋向于高性能化，T700S加快取代T300作通用级炭纤维；产量增加较 快，1996~202_增长48.1%；航天航空和体育用品用量增加稳定，民用工业用量增幅较大，已超过前两者，特别是随着大丝束炭纤维的大规模生产，价 格的降低，民用工业需求增加迅猛。

目前，国内研究开发以及生产碳纤维的呼声很高，发展趋势令人鼓舞。下面分别对各地区的开发情况作一简介。

(1)上海地区。最近上海石化公司召开了碳纤维原丝发展研讨会，该公司准备投资过亿元，采用NaSCN一步法生产数千吨PAN基原丝，真正形成工业规模生产。上海星楼实业有限公司也制定了一套碳纤维产业化发展计划，拟 建立400t／a 大丝束碳纤维生产线，总投资也超亿元(包括下游产品)。此外，上海市合纤所采用亚砜两步法研制和小批量生产PAN基原丝以及碳纤维； 上海碳素厂也有小型碳化线及碳纤维下游产品。

(2)安徽地区。“十五”期间，国家已批准在安徽蚌埠建立500t／aPAN 原丝和200t／a碳纤维生产线，总投资过亿元。PAN原丝采用亚砜一步法，技术由国外引进； 产品以12K的T300级碳纤维为主，并准备引进成熟的预浸料生产线。华皖集团(原蚌埠灯芯绒集团公司)二期建设规模将使碳纤维产量翻一番，达到 400t／a。下游产品的开发也列入发展规划。

(3)浙江地区。中宝碳纤维责任有限公司在浙江嘉兴拟建400t／a大丝束碳纤维生产线，技术和设备引进，投资数亿元，并配套300万m2预浸料。该项目国家已批准，并积极开展了前期论证和考查工作。根据国内外市场动向及投资与回报等问题，暂缓建立碳纤维生产线，而集中力量开发预浸料等下游产品。同 时，还成立了浙江省碳纤维工程技术研究开发中心，全面推进碳纤维事业。

(4)广西地区。桂林市化纤总厂拟建200t／a碳纤维生产线，产品为3—12K的小丝束碳纤维，投资也过亿元。

(5)山东地区。山东省已把碳纤维列入全省十大高技术产品开发工程首位项目。有以下几个单位从事碳纤维及其制品的研究与生产，或准备介入碳纤维事业。

●山东天泰碳纤维有限责任公司。作为国家计委示范工程将建立400t/a生产线，碳纤维性能为T300级水平，产品以12K 为主。计划 400t/a 投产后，再翻一番到800t/a，投资超亿元。技术协作单位是山东工业大学等。同时该公司积极开发和生产多种下游产品。●青岛将建立50t/a左右的碳纤维生产线，青岛化工学院高分子工程材料研究所(恒晨公司)的介入，引起国内同行们的极大关注。

●山东威海光威渔具集团有限公司主要从事钓竿生产，碳纤维预浸布的规格有30余种。根据发展趋势，有可能向上游即PAN基原丝和碳纤维发展。此外，山东省东营生产力促进中心也在考虑招商引资建立碳纤维生产线，认为石油等工业是碳纤维的潜在市场。

(6)北京化工大学与吉化公司树脂厂，将依靠自己的技术建立 500t/a 原丝和200t/a碳纤维生产线。放弃硝酸法，采用亚砜一步法技术路线生产原丝。目前，正在进行中试实验。

(7)兰化集团化纤厂已有100t/a原丝生产线和预氧化生产装置，计划配套碳化装置生产碳纤维。原丝采用NaSCN一步法。该单位的晴纶生产线是我国从国外首次引进的，有丰富的生产经验和技术积累。

(8)吉林碳素厂是我国小丝束碳纤维生产基地，已向用户提供50 余吨小丝束碳纤维，为

国家作出了积极贡献。目前，该厂正在建立新的小丝束碳纤维生产线，扩大产量，以满足市场需求。

(9)中科院山西煤化所研制碳纤维已有30多年历史。在70年代中期，建成我国第一条纤维中试生产线；在90年代末期，又建成我国第一条吨级粘胶基碳纤维生产线。目前该所与扬州聚酯责任有限公司共建碳材料联合实验室，研制高 性能PAN 基碳纤维，并准备在扬州建立产业化基地。此外，山西榆次化纤厂是我国唯一用亚砜一步法生产PAN基原丝达数十年的单位，目前仍在生产。

从以上信息可以看出，当前发展态势有以下几个特点：①投入力度大；②规模大；③参与单位多，特别是大企业的参与；④起点高，采用多项新技术、新工艺；⑤自动化程度高，工控、程控在线配套使用；⑥逐步建立起质量控制和质量检测方法，特别是在线检测。

三、重视基础研究，建立自己的知识产权

当前，除极个别单位外，大多数准备引进项目的技术和设备水平属国际中下等，产品碳纤维也是这个档次，引进后的消化、吸收与创新是面临的重大课题。因 此，在引进的同时应该组织自己的技术队伍，在消化吸收的基础上求创新。如果只是沿着别人的脚印前进，就永远是跟在别人后面，不会占据制高点。从大量国外资 料可以清楚地看出，即使他们生产的碳纤维质量和产量占据世界榜首，但其新思维、新方法、新设备、新成果仍不断涌现，而不是墨守成规。日本东丽、东邦人造丝 和三菱人造丝公司的小丝束碳纤维产量占世界总产量的74％左右(表1)，而这3个公司发表的专利也相当多。例如：东丽公司目前生产的碳纤维T1000，抗 拉强度最高(7.02GPa)、单丝直径最细(5.3um)，可代表世界先进水平，但公司最新专利报道，其实验室已研制出新一代碳纤维，抗拉强度已达到 9.03GPa，比T1000提高了28.6％；单丝直径降到3.2um，比T1000细了39.6％。同时，该公司还开发截面形状为三叶形的PAN原丝 及碳纤维，以拓宽其用途。

基础研究是创新之源，已引起各级领导和有关单位的重视，上下认识一致，有的已开始实施，这是提高我国碳纤维工业技术水平的关键之一。目前国家“863 计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐，并给予强有力的支持。许多材料专家也扎扎实实的做了许多工作。无疑，“十五”将是我国碳 纤维工业产业化的黄金时代。

为了充实G大元的资产质量，大股东大连实德将旗下的中宝碳纤维公司部分股权以8.6折出售给上市公司。在此之前，G大元所持中宝碳纤维公司49%股权是全价受让所得。5月10日，G大元和大连实德下属的北京实德签署受让中宝碳纤维公司17.74%股权协议，受让金额约为984万元。相对中宝碳纤维公司的股本，等于 说G大元是以8.6折价格受让这部分股权的。在此次受让之前，G大元已经持有中宝碳纤维公司49%股权，但那是股权分置改革前全价受让所得。

G大元的公告说，此次重大资产购买的目的，是为了优化公司主营业务结构，增强核心竞争力和持续经营能力，改善公司的资产状况、提高盈利能力，以实现公司价值的最大化，从根本上保证长期健康发展，最大限度地保证广大中小投资者的利益。

中宝碳纤维公司于202_年1月正式投产，当年实现主营业务收入3010万元，202_年实现主营业务收入6600万元，净利润444万元。

碳纤维的发展在20世纪80年代表现为碳纤维的性能不断提高，新品种的不断问世；到了20世纪90年代，碳纤维的性能没有多大发展，市场需求主要是成本的降低，表现在商用大丝束的发展和碳纤维复合材料在建筑，交通运输等领域的扩大应用。

⑪产品性能不断提高

老品种性能不断提高，以日本东丽公司T300为例：T300在20世纪70年代初的拉伸强度为2450MPa；到20世纪80年代初，拉伸强度提高到 2940～3140MPa；在20世纪80年底中期拉伸强度为3300～3430MPa；从1988年起，拉伸强度稳定在3530MPa上下。

象东丽公司T300这样的标准模量级的高强度碳纤维占世界高性能碳纤维的90％；类似的品种还有Amoco的ThornelT300,Hercules的 AS4和BASF的CelionG30~500等，其性能为拉伸模量为207～235GPa，拉伸强度3450～3800MPa.⑫中模高强型碳纤维的开发复合材料的力学性能主要取决于增强碳纤维的力学性能。因此，提高纤维的性能对改善复合材料的性能起着关键的作用。对航空工业中广 泛使用的碳纤维，提高其性能尤为重要。事实上，随着飞机性能的提高以及复合材料在飞机上的应用部位的扩大，复合材料的设计师很快发现典型的T-300一级 碳纤维的性能偏低（主要表现在拉伸强度和断裂应变偏低），不能满足新的设计思想对减轻飞机结构质量，提高飞机性能，降低成本，节省能源等方面的要求，尤其 是对机翼，机身等主承力结构更是如此，因此开发性能优于T300的中模量高强度的碳纤维就显得极为重要。

⑬高强高模MJ系列碳纤维

1989年东丽公司在原高模量碳纤维M系列的基础上，开发了相应的高强高模MJ系列碳纤维新产品，使高模量碳纤维的强度得到较大的提高。开发使基于碳纤维微晶取向的最佳化从而得到高模量，使纤维缺陷降到最少得到高强度。

⑭高模量沥青基碳纤维

在开发高模量碳纤维过程中，要达到同样的模量，PAN基要比沥青基的处理温度高数百度。美国联碳公司开发的沥青基P系列碳纤维，碳纤维的模量已接近理论模量。

第三篇：碳纤维

碳纤维的应用

纤维复合材料的性能日臻完善，应用领域逐步拓宽。它不仅应用于航天航空和军事工业领域，而且在能源交通、信息通汛和建材领域等方面的应用与日俱增。新材料是新技术发展的物质基础，市场的需求促进了新材料的发展，加快了材料的更新换代。

一、碳纤维复合材料在高科技领域中的应用

1.在宇宙航天及战略武器方面的应用 随着科学技术的进步，人类活动范围已进入太空，各种宇宙飞行器、探测器、空间站和人造卫星等在太空轨道中飞行，航天飞机和战略武器重返大气层需经苛刻的高温环境，在这些恶劣的环境中飞行，碳纤维复合材料以它具有密度小；高温下具有较高的比强度和比模量；而且在高温下不熔不燃，仅仅是烧蚀；巳热膨胀系数小，尺寸稳定；抗热冲击力强；热导率高，耐磨抗磨抗辐射；使用寿命长的特点，起到了不可代替的特点。

（1）.运用碳纤维混杂增强树脂基复合材料，可以用来制造航天飞机的舱门、机械臂和压力容器等，还可以混杂些硼纤维来增强铝或钛基金属复合材料用来制造机体、推力支撑件。由于碳纤维的密度小，还实现了航天飞机自身减重的目的。

（2）.战略导弹弹头的材料采用的是一种耐热、耐腐蚀的酚醛树脂材料，用碳纤维参杂其中合成后，可以用来制造导弹头部大面积放热层。

（3）.人造卫星大量采用以碳纤维复合材料为主体的先进复合材料。它们具备轻、刚和减振吸能的性质以及热膨胀系数小、热导率大的特性，以满足发热时的振动、入轨后在温度恶劣的环境中得以工作。

2.在高新技术方面的应用

（1）.正负电子对撞机配套的CFRP构件

采用碳纤维来增强环氧树脂复合材料的湿式缠绕工艺制得束流管漂移室内、外筒构件，不仅满足设计要求，还大大提高了功效。

（2）.在核聚变方面的应用 在核聚变过程中，氢（H）原子同位素氘（D）和氚（T）形成燃料生成氦（He），除了释放大量能量之外，还释放出高能中子（n），用碳纤维来替代石墨作为第一内壁的热内衬，可以在失控或者运行不当时作为原液的紧靠件。

（3）.铀的分离与浓缩

由于碳纤维材料强度高、密度低，可以用来作为分离铀旋转体的材料之一，使得分离效果倍增。

3.航空领域中的应用

在保证飞行安全的前提下，飞机自重愈轻，飞得愈快、愈高，就可以增加航程或增加净载质量。这就要求使用的材料具有轻质、耐磨擦的特点，而碳纤维复合材料在这一领域中也展露出头角。

（1）.先进飞机的制造

过去，铝合金和钛合金是制造飞机的主要材料之一，而现在一些先进飞机采用的则是一种比铝合金还轻的碳纤维增强复合材料（CFRP），CFRP的比强度、比模量优于金属材料，特别是线膨胀系数大大低于金属材料，使得CFRP在飞机上的应用变得逐渐广泛。

（2）战斗机

战斗机结构材料轻量化，可以减少油耗，延长作战时间，而且能飞得更高更快，机动性变得灵活，大大提高了战斗机的生存和作战能力。例如隐形轰炸机B-2采用的是一种异性截面碳纤维，其雷达散射面积降到0.1~0.3㎡，大大提高作战能力。

（3）.制动刹车材料

飞机着陆依靠刹车制动装置才能在有效长度的跑道上停下来。采用碳纤维复合材料制造的刹车片可以减重降耗，可以使在制动刹车过程中产生的摩擦热能够较快的散逸，从而减少刹车片的磨损量，以提高刹车片的使用寿命。

二、碳纤维复合材料在民用领域中的应用

1.汽车及其交通运输领域中的应用（1）.汽车工业

在汽车轻量化汽车工业大量采用新材料使其轻量化，可显著提高汽车的整体性能并节省燃油，减小行驶阻力和提高机械效率都能降低汽车的耗油，最有效的措施就是减轻车的质量和改善发动机的有效功率。采用碳纤维复合材料制造汽车构件不仅可以使汽车轻量化，还可以是其具有许多功能特性。例如用CFRP制造的发动机挺杆，里哦那个其阻尼减振性能，可以降低振动和噪声，行驶有舒适感。又如用CFRP制造的传动轴，不仅具有阻尼特性，而且由于CFRP高的比模量可以提高转速，使得行驶速度加快。同样，用CFRP制造的板簧性能也优越于钢制板簧。此外，碳纤维制造的非石棉刹车片不仅使用寿命长还无污染；碳纤维增强橡胶制造制造轮胎的胎面胶，可以延长轮胎的使用寿命；利用碳纤维的导电性能，制造座位的坐垫和靠枕，冬季行车舒适；用活性炭纤维制造空气净化器，可以消除车内的污染空气。

（2）.铁路交通

磁悬浮高速列车由无接触的电磁悬浮、导向和驱动工系统组成。电流通过线言圈在周围产生浮动磁场，并受到安装在高速列车下方的些悬浮磁铁的吸引或激发而推动列车前进。磁铁的核心部分是超导线圈，并以液氦(4．2K)冷却。该线圈在大气温度(300K)下的磁铁外槽内由负载支撑体支撑，支撑体除要求刚性和强度外，还应具备隔热性能。这可采用纤维复合材料。在室温(300K)附近GFRP的热导率最低；在液氦(4．2K)低温下，CFRP的热导率较低；在较宽温度范围内，AFRP的热导率都比较低。就综合力学和热性能而言，可采用CFRP制造支撑体。

铁路机车由钢材料制造→铝合金材制造→铝合金与不锈钢混杂制造不断的演变成现在的用耐火性优异的酚醛树脂为基体的CFRP，不仅实现了车辆轻量化，而且防火，运行中的噪声低。

2.新能源

（1）.质子交换膜燃料电池

采用超薄石墨纤维布或者碳纤维纸来制造质子交换膜，不仅具有气体扩散层作用，又具有传递电子的功能。

（2）.锂电池

以低结晶性碳纤维材料作为锂电池的负极材料，低温热处理碳材料的结晶较低，尤其是难石墨碳化，不同于石墨插层化合物(GIC)的结构。在这种低取向的乱层结构中，锂离子可以插层到局部微晶碳层中，也可嵌入到它们之间的开孔中。酚醛树脂、糠醛树脂等在1100℃炭化后属于难石墨化碳，呈现出较大的充放电容量。特殊结构的有机化合物，经热解处理后，大多属于这类难石墨化碳，同样呈现出较大的充放电容量。它们作为二次锂离子电池的负极材料具有优良的性能价格比，是当前开发的重要实用性课题，有着广阔的市场前景。

（3）.双层电容器近年来，双垫层电容器与二次电池配合使用，通过其平衡或抵消所需短时间的高负荷，可作为电动汽车的电源等。双层电容器的正极和负极采用超级表面活性炭或活性碳纤维布；电解质采用水溶性电解质或有机溶液系电解质，前者耐压低，在1．2V以下；后者耐压高，在2．8—3V之间。但前者的导电率是后者的10倍左右，充放电的电流较大。电容量C与电极比表面积S成正比，因此所用电极材料的比表面积应在202_~3000㎡/g之间，同时，离子半径一般以A为单位，要求有纳米尺寸的孔径，也就是说，要求活性炭或活性碳纤维布为中孔发达的材料，2nm以下的孔要尽可能少。而酚醛基活性炭微球或酚醛基活性碳纤维布在制造过程中可调控比表面积和孔径尺寸，易制得大比表面积的中孔型制品，是较理想的双层电容器的电极材料。

此外，碳纤维还可以改善传统铅酸蓄电池的性能，在铅粉活性物质中加入短碳纤维(2mm长)和聚乙烯粉末(熔点为120℃)，混匀，热熔，加入硫酸水溶液调制成糊状铅膏，涂糊到板栅上，可防止活性物质的脱落和膨胀，提高其放电容量

3.在太阳能领域中的应用

太阳能领域中的应用衬板太阳能是取之不尽、用之不竭的无污染再生能源。太阳能的开发利用已是当今社会获取洁净能源的一条有效途径

（1）.航天器的太阳能电池

充分利用碳纤维复合材料的比强度、比模量高，热膨胀系数小和抗辐射的特性，用来制造蜂窝结构与碳纤维或石墨纤维蒙皮复合而成的轻型太阳能电池板已广泛的适用于各种韦新及宇宙航天器上。

（2）.太阳能电池

在设计和制造半导体太阳能电池时，基板的热性能要与半导体相近，而且要求电阻率比半导体层低，碳纤维复合材料完全满足这一条件，它具有的导电性好、热膨胀系数小和耐热性好使得它成为制造半导体太阳能基板和电池的首选。

（3）.太阳能暖屋

太阳能暖屋太阳能暖屋是目前开发的零能源住宅。核心部分是碳纤维薄板集热器、碳纤维薄板和嵌入式碳纤维薄板集热器。它们吸收太阳光的光能后与室内冷空气通过热交换器进行热交换，另一部分热能则贮存在蓄热材料中；如果冷水与热交换器进行热交换，则可得到热水而贮存在热水贮罐中。如果将嵌入式碳纤维薄板集热器与碳纤维薄板集热器联用并与屋壁、屋顶组装一体化，则既可暖屋，又有热水可用。

4.土木建筑和基础设施（1）.建筑及住宅材料

短切碳纤维增强水泥（CFRC）可以制造各种幕墙版，实现现代材料的轻量化。特别是沿海建显示出来的耐腐蚀性。利用碳纤维的导电性可以用来制造发热元件为碳纤维制的面状发热体，从而制造暖地板。

（2）.维修加固材料

碳纤维复合材料在维修加固土木建筑和基础设施方面的应用已取得长足发展，成为碳纤维市场的新增长点。现在，年久失修的桥梁、旧码头都采用CFRP维修加固的。此外，CFRP也是维修加固文物建筑的优良材料。

（3）.电磁屏蔽材料

在信息化高度发展的今天，信息通讯遍布全球，电磁波干扰和机密泄露等新问题需要解决，解决方法之一就是建造电磁波屏蔽室，可以用碳纤维增强水泥（CFRC）和增强木材（CFRW）来制造建筑材料的屏蔽室。此外，可以用短切碳纤维增强热塑性树脂（CFRTP）来制造电子设备的屏蔽壳体。

5.医疗器械和医用器材（1）.高性能医疗器械

在为患者使用X射线机检查是，使用CFRP床板，大大减轻了X射线对患者的危害，而且可以得到清晰的诊断信息。CFRP还广泛的应用在超声波诊断仪、CT扫描、手术台、放射用床板、轮椅、担架上。

（2）.生物体用材料

碳纤维与生物具有良好的组织相容性和血液相容性，可作为生体植人材料；同时发现，碳纤维具有诱发组织再生功能，促进新生组织的再生并在植入碳纤维周围形成。例如人造器官、人造关节以及人造牙根牙床等，都在医疗上得到了充分的利用。

（3）.医用材料

碳纤维还广泛的用于外伤包扎带、医用电热毯和防毒衣服和口罩的生产上，具有一定的拉伸强度和柔软性、透气性和杀菌功能。

6.体育娱乐器材

世界碳纤维总量的三分之一用来制造体育娱乐器材。高档的羽毛球拍、网球拍、钓竿、高尔夫球棒和赛车等几乎都是以碳纤维复合材料制造的

（1）.钓竿

CFRP钓竿轻而强、刚而挺勃，不仅大大降低了垂钓者的操作强度，而且钓竿微妙的振动可快速地传递给垂钓者，大大增加了垂钓的概率。

（2）.高尔夫球棒

为提高球棒击出后飞行的距离和把握方向性，球棒的长柄要轻棒头要重而且不能扭曲，采用具有高强大的拉伸作用的CFRP制造的球棒是最佳选择。

（3）.网球、羽毛球球拍

为保证接球之后球拍的弦线紧绷而不断，球拍框的几何形状不变，采用高比强度、比模量和具有减振阻尼左右的CFRP制造的球拍能好好的保证这一效果。

7.碳纤维密封材料

碳纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)等复合材料是优异的密封填料，也是石棉密封填料的更新换代产品。这种新型密封填料具有耐高温、耐高压、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小、自润滑和使用寿命长等一系列优异性能，广泛用于化学化肥、石油化工、发电能源、轻工造纸和轻纺机械等许多领域。

8.耐热织物

以预氧化纤维制造耐燃织物及特种服装的工艺流程如图13．49所示。由预氧丝经纺纱织布制得的布柔软性、服用性好，形状不易变形，尺寸稳定，适于制造各种特殊服装。同时，由预氧丝布可以进一步深加工成碳纤维布、活性碳纤维布和石墨纤维布。在生产过程中，牵切制条和粗纺、细纺有一定的技术难度，预氧丝不同于一般的纺织纤维，因为预氧丝有一定刚性，不易卷曲，抱合力差，制成均匀的条很不容易。这个技术难点已被突破，已经进行了批量生产。

9.环保方面的应用

（1）.净化气体和回收溶剂

用活性炭纤维毡或者活性炭纤维布制成的具有瓦楞结构的ACF纸，不仅能大大减少同气阻力，还能提供很大的接触面积，提高了吸附速度和吸附容量，在净化空气和回收溶剂上的道理实际的应用。

（2）.净化水 传统的净化水机中使用颗粒状的活性炭作为吸附器里的吸附物质，而用纤维状活性炭比颗粒状活性炭对水中残留氯的分解速度快得多，对引饮用水的净化更为有效。

（3）.脱硫及回收硫酸

发电厂及一些冶炼厂排废气时需要进行脱硫，并以硫酸的行驶回收。含硫化物废气进入活性炭吸附塔，二氧化硫被吸附，在加热的再生塔中脱附出二氧化硫，进入活性炭纤维层时，被ACF表面活性点吸附，二氧化硫被氧化成三氧化硫，再与体系中的水反应生成硫酸。

参考文献：

周玉娟．美国载人宇宙飞船再人热防护系统发展概况．材料工艺，1973，3：76—97 韩红硕．航天飞机轨道器结构材料的热防护材料．材料工艺，1980，5：24—49 贺福，王茂章．碳纤维及其复合材料．北京：科学出版社，1995 霍肖旭．碳纤维复合材料在固体火箭上的应用．高科技纤维与应用，202_，25(3)：1一7

第四篇：如何粘贴碳纤维材料

如何粘贴碳纤维材料？

粘贴碳纤维材料是碳纤维施工中非常重要的一部分。粘贴的好坏直接影响到施工的质量，如何粘贴才是最好的呢?

在粘贴碳纤维材料之前，首先应确认粘贴表面干燥。气温在-10℃以上，相对湿度RH>85%时，如无有效措施不得施工。为防止碳纤维受损，在碳纤维材料运输、储存、裁切和粘贴过程中。应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸切断碳纤维材料，每段长度一般以不超过6m为宜。为防止材料在保管过程中损坏，材料的裁切数量应按当天的用量裁切为准。碳纤维纵向接头必须搭接20cm以上。该部位应多涂树脂，碳纤维横向不需要搭接。其施工工艺要点如下：

(1)粘贴树脂的主剂、固化催促剂和固化剂应按规定的比例称量准确，装入容器，用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。

(2)粘贴时，在碳纤维和树脂之间尽量不要有空气。可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维材料上滚压多次，使树脂渗浸入碳纤维中。

粘贴碳纤维材料后，需自然养护1-2小时达到初期固化，应保证固化期间不受外界干扰和碰撞，这样加固之后才会非常的牢固。

第五篇：碳纤维材料简介

碳纤维材料简介

从爱迪生首先将竹子纤维碳化成丝制成电灯灯丝.开启了碳纤维应用的先河, 一直到今天碳纤维假肢力助'`刀锋战士'`皮斯托瑞斯让他在伦敦奥运会的赛场上大放异彩碳纤维这种一直被认为是非常神秘的高科技材料如今正逐渐走入大众的生活之中.我们周遭的很多产品上都或多或少地采用了这种材料,比如钓鱼竿、网球拍自行车、汽车零部件等目前国外设计师也已经开始尝试将这种高科技材料应用到家具产品中去, 给传统的家具行业注入了新的活力。1 概述

碳纤维(C arb o n F.b e r.C F)是一种具有高强度和高模量的耐高温纤维是化纤的高端品种, 一般按原料 的不同可将碳纤维分为聚丙烯晴基(po lva er丫Ion ,tr, le)碳纤维、沥青(P lteh)基碳纤维和粘胶基(Vi so os e一ba sed)碳纤维等。其中聚丙烯晴基碳纤维由于碳化率较高(4 0 % 一4 5 %), 且生产过程和本相对后两者要简单低廉因此他的产量也是最大的.是目前世界碳纤维 的主流。但不论是哪种碳纤维, 其制造工艺都是十分复杂的简单来说以聚丙烯晴基碳纤维为例制备需完成以下两个基本过程:(1)热稳定氧化处理

纤维原丝通过含有氧气的高温炉体(20 0 ℃ 一3 0 0 C)材料受热软化.内部结构由原先的聚丙烯睛的线状结构, 转成较稳定且坚固的六角形排列。(2)碳化或石墨化

经过氧化处理后的原丝在惰性气体保护下加热至I0 0 0 C 以上的高温, 这时高分子结构中的氧、氢等元素会因受不了高温纷纷夺门而出.最后遗留下来的就只剩碳了。

制备完成后的碳纤维束一方面具有一般碳素材料的共有特性.如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等另一方面.从原子层面看碳纤维跟石墨很相似.是由一层层以六角型排列的碳原子所构成两者之间的差别在于石墨是晶体结构它的层间连结松散.而碳纤维层间连结是不规则的这样就可以防止层间的滑移.从而使碳纤维在沿纤维轴方 向表现出很高的强度。2 材料特点

从以上对碳纤维材料的制备介绍我们可以知道材料的独特结构使其具有非常优异的物理化学性能碳纤维最优异的性能是比强度(抗拉强度/ 密度)和比模量(弹性模量/ 密度)超过一般的增强纤维。通常材料的比强度越高则构件自重愈小:比模量越高.则构件的刚度愈大.而碳纤维和树脂形成的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高出几倍, 这也是为什么现在越来越多需要高强度轻量化的产品都会使用这种材料的原因, 碳纤维也因此成为了`'轻量化“的代名词。

此外.碳纤维材料还具有以下一些特性

（1）极佳的耐热性(可耐20 0 0 c 的高温)和尺寸稳定性(热膨胀系数小)（2）由于碳纤维与基体复合可缓和破坏裂纹的扩展因此其疲劳强度非常高，(3)良好的耐腐蚀性和导电性以及电传导及电磁波屏蔽性

(4)具有纤维般的柔曲性可编织和缠绕成型可加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等多种材料中制成复合材料应用灵活。《家具》2 0 1 2 年第6 期