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摘要本文介绍了T1000 级碳纤维的发展历程，综述了T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。
1引言碳纤维是一种碳元素组成占总质量90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。
最早可追溯至18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。
T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。
高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。
目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。
碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。
根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是T1000 级碳纤维的研制有很大困难。
T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。
由于T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。
2T1000 级碳纤维性能研究现状1962 年正式开展PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出T1000G 碳纤维。
2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出T1100G 碳纤维，2017 年 6 月强度由6600MPa 更新至7000MPa，目前东丽已完成了T1200 碳纤维的量产。
碳纤维的应用及研究进展碳纤维是一种高强度、低密度的先进材料，具有优异的力学性能和独特的导电、导热性能。
由于其独特的性能，在广泛的领域内得到了广泛的应用，并在研究中取得了一系列的突破。
以下将从3个方面介绍碳纤维的应用及研究进展。
首先，碳纤维在航空航天领域中得到了广泛的应用。
碳纤维具有高强度和低密度的特性，可以在航空航天器中替代传统的金属材料，减轻重量，提高载荷能力，增加航空器的飞行性能。
例如，碳纤维复合材料被广泛用于制造飞机结构中的翼面、机身和尾翼等部件，大幅度减轻了飞机的重量，提高了燃油效率。
同时，碳纤维还具有优异的导热性能，可以用于制造航天器的热保护系统，确保航天器在高温环境下的正常运行。
其次，碳纤维在汽车工业中也得到了广泛应用。
汽车行业对材料的要求是轻量化和高强度，而碳纤维正是满足这些要求的理想选择。
通过使用碳纤维复合材料替代传统金属材料，汽车的整体重量可以大大降低，提高了燃油效率和续航里程。
同时，碳纤维的高强度和优异的吸能性能，可以提高汽车的安全性能，减少事故时的人身伤害。
因此，越来越多的汽车制造商开始采用碳纤维材料制造车身、底盘、车架等关键部件，以提高汽车的性能和竞争力。
此外，碳纤维还在体育器材领域得到了广泛应用。
由于其高强度和低密度的特性，碳纤维制造的体育器材具有出色的性能。
例如，在高尔夫运动中，碳纤维杆具有高度的弹性和稳定性，可以提高球杆的击球距离和击球精度。
在自行车运动中，碳纤维车架具有出色的刚性和轻量化特性，可以提高自行车的操控性能和速度。
此外，碳纤维还广泛应用于网球拍、羽毛球拍等其他体育器材中，提高了运动员的竞技水平。
在碳纤维的研究方面，科学家们不断探索新的制备方法和改进研究技术，以进一步提高碳纤维的性能和降低成本。
目前，碳纤维的主要制备方法包括聚丙烯腈纤维的预氧化、炭化和石墨化等步骤。
科学家们在研究中发现，通过改变纤维的微观结构和表面形貌，可以调控碳纤维的力学性能和导电性能。
碳纤维的制备及应用碳纤维是由含碳纤维原料经过高温处理和碳化反应得到的一种纤维材料。
它具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
碳纤维的制备通常包括纤维原料的选择、预处理、纺丝、高温炭化和后续处理等步骤。
首先，纤维原料在选择时要求具有较高的含碳量和较低的杂质含量。
常用的纤维原料包括聚丙烯腈纤维、煤焦、天然纺丝体等。
其次，纤维原料需要进行预处理，包括去除杂质、增加含碳量等。
预处理方法包括溶剂处理、氧化预处理等。
然后，通过纺丝工艺将纤维原料制成连续的纤维束。
纺丝方法主要有湿法纺丝、干法纺丝和气流纺丝等。
接下来，将纤维束放入高温炉中进行炭化处理，使其经历高温石墨化反应，得到纯净的碳纤维。
最后，对碳纤维进行表面处理、尺寸修整和性能检测等后续处理。
碳纤维具有多种优异的性能，赋予了它广泛的应用前景。
首先，碳纤维具有极高的强度和模量，是传统钢铁的几倍甚至十几倍。
这使得碳纤维可以在工程领域中替代传统金属材料，减轻重量，提高强度和刚度，提高产品性能。
例如，在航空航天领域，碳纤维可以制造轻巧而坚固的飞机部件，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
其次，碳纤维具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下工作。
这使得碳纤维在航空航天、核能等领域具有广泛应用。
另外，碳纤维还具有优良的耐腐蚀性能，不易受酸碱等化学物质的侵蚀。
这使得碳纤维可以应用于化工设备、污水处理等领域。
此外，碳纤维还具有良好的导热性能和电导性能，被广泛应用于制造耐高温电阻器、电极材料等。
总之，碳纤维是一种具有广泛应用前景的纤维材料。
随着科技的进步和工艺的改进，碳纤维的生产成本逐渐降低，应用范围也越来越广泛。
未来，碳纤维有望在更多领域中取代传统材料，实现更多的应用创新。
碳纤维的发展及应用碳纤维是一种轻质，高强度，耐热，耐腐蚀的材料，具有广泛的应用前景。
它是由纯碳纤维束或纤维织物制成的。
碳纤维的发展与应用自20世纪70年代以来，取得了长足的进步。
本文将从碳纤维的发展历程、主要制备工艺、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
碳纤维的发展可以追溯到20世纪60年代末的两个独立研究团队，分别是美国的杜邦公司和日本的托勒贝克公司。
他们首先成功制备出了高强度的碳纤维，并在汽车、航空航天、体育用品等领域进行了应用。
之后，随着碳纤维制备技术的不断改进和突破，碳纤维的性能得到了显著提高。
目前，碳纤维已成为继钢铁、铝合金之后的第三代结构材料。
碳纤维的制备主要有湿法和干法两种工艺。
其中，湿法工艺利用聚丙烯腈（PAN）纤维作为原料，在高温氧化和热解的条件下，形成碳纤维。
干法工艺则是采用石墨纤维为原料，通过高温热解或化学气相沉积方法得到碳纤维。
两种工艺各有优劣，湿法工艺制备的碳纤维具有较高的强度和模量，而干法工艺制备的碳纤维则具有较高的热导率和耐高温性能。
碳纤维在航空航天领域有着广泛的应用，如制造飞机机身、舵面、梁等部件，能够减轻重量并提高飞机的燃油效率。
此外，碳纤维还常用于制造卫星的支撑结构和太阳能电池板等部件，以及航天器的防热层材料。
在汽车领域，碳纤维可以用于制造车身和内饰部件，可以有效减轻车辆重量，提高燃油经济性和动力性能。
碳纤维还广泛应用于体育用品制造，如高尔夫球杆、自行车框架、滑雪板等。
除了上述应用领域，碳纤维还具有广阔的发展前景。
随着全球环保意识的增强，碳纤维被认为是一种绿色材料，并且在可再生能源、新能源汽车等领域有着重要的应用潜力。
此外，碳纤维在建筑领域也有一定的应用空间，可以制造轻型建筑结构和防震设备，提高建筑物的抗震性能。
在医疗器械领域，碳纤维也常用于制造人工关节、各类手术器械等。
此外，碳纤维在船舶、铁路等交通运输领域，以及电子、电信、能源等行业也有着广泛的应用。
然而，碳纤维的制造成本较高，限制了其在一些领域的推广应用。
碳纤维前景及应用论文碳纤维是一种高性能纤维材料，具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀和耐疲劳等优良特性，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑工程等领域。
随着全球工业化进程的不断推进，碳纤维的需求量也在逐步增加，其未来发展前景十分广阔。
碳纤维的应用领域十分广泛。
在航空航天领域，碳纤维被用于制造飞机的机身、机翼、舵面等部件，能够大幅减轻飞机的整体重量，提高机动性和燃油效率。
在汽车领域，碳纤维被广泛应用于高性能跑车、电动车等车辆的车身、悬挂系统、内饰等组件，能够提高车辆的性能和安全性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材，提高了产品的性能和使用寿命。
同时，在建筑工程领域，碳纤维也被广泛应用于桥梁、建筑结构、地基处理等方面，能够提高建筑物的抗震性和耐久性。
碳纤维的未来发展前景也备受瞩目。
首先，随着科技的不断进步，碳纤维的生产工艺和技术不断提升，能够生产出更加优质的碳纤维材料，提高了其性能和稳定性。
其次，随着人们对于节能减排和资源循环利用的重视，碳纤维作为一种轻质高强度材料，能够有效减轻产品的整体重量，降低能源消耗和环境污染。
同时，碳纤维材料还可以实现回收利用，提高了资源的可持续利用性。
此外，碳纤维的市场需求量也在不断增加，随着新兴产业的不断涌现，碳纤维的应用领域也将不断扩大。
然而，碳纤维在应用过程中还面临一些挑战和问题。
首先，碳纤维的生产成本较高，限制了其在一些领域的大规模应用。
其次，碳纤维的回收利用技术还不够成熟，难以实现资源的循环利用。
同时，碳纤维的制造过程对环境造成了一定的污染，需要更加环保的生产工艺。
另外，碳纤维的安全性以及其与其他材料的复合性也需要更多的研究和改进。
综上所述，碳纤维作为一种高性能的纤维材料，具有广泛的应用前景和发展空间。
随着工业化进程的不断推进和科技的不断发展，碳纤维的生产工艺和技术将不断完善，其应用领域将不断扩大。
同时，我们也需要进一步加大对碳纤维材料的研究力度，解决其在生产、应用过程中存在的问题，推动碳纤维材料行业的可持续发展。
碳纤维的应用领域及前景碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料，具有轻质高强的特性，因此在各种领域都有广泛的应用。
以下是关于碳纤维的应用领域及前景的详细介绍。
1. 航空航天领域：碳纤维具有轻质高强、刚度大、抗疲劳性能好等特点，因此在航空航天领域有广泛应用。
其中最典型的例子就是碳纤维增强塑料（CFRP）在飞机机身、机翼等部位的使用。
由于碳纤维的重量约为钢的四分之一，使用碳纤维可以减轻飞机的自重，提高燃油效率。
此外，碳纤维还可以用于制造飞机的起落架、飞行控制系统等部件，提高整个飞机的性能和安全性。
2. 汽车工业：随着环保意识的提高和汽车工业的发展，碳纤维在汽车制造领域也有着广阔的应用前景。
由于碳纤维具有重量轻、强度高等特点，可以降低汽车的整体重量，提高燃油效率。
目前，许多高档豪华汽车和电动汽车已经开始采用碳纤维材料制作车身和零部件，如保险杠、车身框架等，以提高车辆性能和安全性。
预计随着碳纤维材料的成本降低和工艺的改进，碳纤维在汽车工业中的应用会越来越广泛。
3. 船舶工业：由于碳纤维具有轻质高强、耐腐蚀等特点，在船舶工业中也有着重要的应用。
尤其是在制造高速船舶和航行性能要求高的船舶时，碳纤维的应用可以大大减轻船体重量，提高航行速度和燃油效率。
此外，碳纤维还可以用于船体结构的加强，提高整体的强度和刚度。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进，碳纤维在船舶工业中的应用前景将会十分广阔。
4. 体育器材：碳纤维在体育器材中也有着广泛的应用。
例如，碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材，因为它具有轻质高强的特点，能够提高运动器材的性能和使用寿命。
同时，碳纤维还可以用于制造赛艇、滑雪板等水上、雪上运动器材，因为其耐腐蚀的特性可以在恶劣环境中使用。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进，碳纤维在体育器材领域的应用会越来越广泛。
5. 建筑工程：碳纤维在建筑工程中也有着重要的应用。
例如，碳纤维可以用于制造建筑物的梁、柱等结构部件，因为其轻质高强的特点可以减轻建筑物的重量，提高结构的安全性和抗震性能。
碳纤维材料的应用领域1.引言1.1 概述概述碳纤维材料是一种具有高强度、低密度、耐腐蚀和优异导电性能的先进材料。
它由碳纤维纤维束制成，通过热塑性树脂或热固性树脂来增强其力学性能。
这种材料不仅具备金属材料的强度和韧性，还具备纤维材料的轻量化和耐腐蚀性能。
在近年来，碳纤维材料在各个领域的应用逐渐得到广泛关注和应用。
本文将重点介绍碳纤维材料在航空航天领域、汽车制造领域、体育器材领域、建筑领域、医疗器械领域以及能源领域的应用。
通过对这些领域的案例研究，我们可以深入了解碳纤维材料在不同领域中所发挥的作用和优势。
本文旨在总结和回顾碳纤维材料在各个领域的应用情况，同时展望碳纤维材料未来的发展方向。
通过对碳纤维材料的应用领域进行探讨，可以更好地认识和理解碳纤维材料在现代科技领域中的重要性和潜力。
希望本文对读者们对碳纤维材料的应用产生积极的影响，促进碳纤维材料的进一步研究和开发。
1.2 文章结构文章结构:本文主要探讨了碳纤维材料在多个领域的应用。
具体来说，文章分为以下几个部分：第一部分是引言部分，其中包括概述、文章结构以及目的。
概述部分介绍了碳纤维材料的重要性和广泛应用的背景。
文章结构部分说明了本文的组织结构。
目的部分概括了本文的写作目标，即详细阐述碳纤维材料在各个领域的应用。
第二部分是正文部分，分为数个小节。
首先在2.1节中，我们将定义碳纤维材料并介绍其特性。
然后在2.2节中，探讨碳纤维材料在航空航天领域的应用，包括飞机结构材料和卫星构件等方面。
其次，在2.3节中，我们将聚焦于碳纤维材料在汽车制造领域的广泛应用，包括车身材料、零部件和电池等方面。
接着，在2.4节中，我们将介绍碳纤维材料在体育器材领域的应用，例如高性能运动装备和体育器材的制造。
在2.5节中，我们将讨论碳纤维材料在建筑领域的应用，包括建筑结构材料和装饰材料等方面。
接下来，在2.6节中，我们将探讨碳纤维材料在医疗器械领域的应用，例如手术器械和医疗设备的制造。
论述碳纤维的制造技术及在航天发射领域的应用王晓刚200905731.摘要:碳纤维是一种力学性能优异的新材，在过去的二三十年里得到广泛的研究。
其含碳量在90%以上，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。
特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。
此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性、纺织加工性均优良等。
因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能，被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。
关键词:碳纤维,制造,航天领域,应用2.碳纤维的制造2.1发展历程碳纤维主要是由沥青、人造丝和聚丙烯腈为主要原料而制造的，目前结构材料中主要使用PAN碳纤维。
1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制粘胶基碳纤维。
1959年，最早上市的粘胶基碳纤维Thornel-25就是美国联合碳化物公司(UCC)的产品。
与此同时，日本研究人员也在1959年发明了用聚丙烯腈(PAN)基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开发出了制造高性能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。
20世纪70年代中期，UCC在美国空军和海军的资金支持下，研发高性能中间相沥青基碳纤维；1975年研发成功Thornel P-55(P-55)，在1980～1982年之间，又研发成功P-75、P-100和P-120，年产量为230t。
P-120的模最高达965GPa，是理论值的94%，热导率是铜的1.6倍，线膨胀系数仅为-1.33×10-6/K，且在375℃空气中加热1000h仅失重0.3%~1.0%，显示出优异的抗氧化性能。
它们已广泛用于火箭喷管、导弹鼻锥、卫星构件、舰艇材料等方面。
收稿日期:1999210222; 修订日期:2000201218 作者简介:赵稼祥(19332),男,上海人,研究员,多年来从事炭纤维及其复合材料的应用研究以及先进材料技术发展战略研究。
文章编号: 100728227(2000)0120068208复合材料用高性能炭纤维的发展和应用赵稼祥, 王曼霞(航天材料及工艺研究所,北京 100076)摘 要: 介绍了复合材料用炭纤维的发展,包括炭纤维进入高速发展的新时期;大力发展大丝束炭纤维;T 2700S 将取代T 2300成为最主要的炭纤维品种;大幅度降低炭纤维价格;扩大开辟新的应用范围。
指出国内炭纤维的问题,提出了我国炭纤维发展的建议。
关键词: 炭纤维;复合材料;应用中图分类号: TQ 342.742 文献标识码: A1 前言 炭纤维是先进复合材料最重要的增强材料,世界各国对发展炭纤维都给予高度重视。
炭纤维在经历了90年代初期的相对稳定后,进入了一个发展的新阶段,其发展特点可归纳为以下五个方面,即:3炭纤维进入高速发展的新时期;3大力发展大丝束炭纤维;3T 2700S 将取代T 2300成为主要的炭纤维品种;3大幅度降低炭纤维价格;3扩大开辟新的应用范围。
2 炭纤维进入高速发展的新时期 80年代,世界上炭纤维的年增长率约为10%～30%,1990年世界炭纤维总共消耗约7965T 。
但90年代初,,随冷战的结束和军费开支的削减,炭纤维的需求量一度受严重影响,1991年炭纤维消耗量降至7200T 左右。
近年来炭纤维需求量又不断增加。
国外预测,1997年至2000年炭纤维的需求量随新应用领域的开发将会显著增加,因此国外炭纤维主要生产公司纷纷建立新的生产线,以扩大其生产能力。
90年代中期以后,炭纤维生产厂商都投入大量的资金建设新的炭纤维生产线,扩大炭纤维生产能力,据统计世界各国对纤维工业的投资截止到1999年底达到十亿美元左右。
新的炭纤维生产线和新增炭纤维生产能力主要包括:日本东丽(TO RA Y )公司在近二、三年计划扩大炭纤维的产量一倍左右,分别在日本爱媛(E 2h i m e ,Jap an )和美国阿拉巴马州地开土(D ecatu r ,A la .)建立两条炭纤维生产线,每条炭纤维生产线的生产能力为每年1800T 。
碳纤维的发展及其应用王雪娟（自贡市科技情报研究所，四川自贡643000）摘要：文章叙述了碳纤维的结构性能特点，并对碳纤维复合材料的应用进行了介绍；通过对国内外碳纤维需求以及碳纤维工业在国内外的发展状况进行分析，找出国内碳纤维发展存在的问题，并对这些问题提出意见。
关键词：碳纤维；聚丙烯腈；发展；应用四川理工学院学报（社会科学版）Journal of Sichuan University of Science &Engineering (Social Sciences Edition)第24卷青年学术专刊2009年10月Vol.24Special IssueOct.2009碳纤维是指化学组成中碳元素质量分数在90%以上的纤维材料，是利用各种有机纤维在惰性气体中，经过低温氧化、低碳化及高温碳化而制得。
有机纤维在惰性气体中加热到1000-3000℃时，所有非碳原子将逐步被驱除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交联和缩聚等化学反应，最终形成了碳纤维。
其中PAN 基碳纤维生产工艺相对简单、产品性能较好，得到了迅速发展，成为目前市场上最主要和占绝对优势地位的品种。
由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电与导热等优异性能，在航空航天工业、体育娱乐、休闲用品、医疗卫生和土木建筑方面得到广泛应用，属于一种军民两用的高性能纤维。
一、碳纤维发展历程及现状（一）国外碳纤维的发展碳纤维的研制及工业化始于20世纪50年代。
50年代中期，Abott 以人造丝为原料制造出纤维状碳丝，随后美国联合碳化物公司发展了这个方法，并于1959年首先在世界上开始制造和销售CF ，但此时的碳纤维还属于通用级的低模量纤维。
1961年日本东丽公司成功开发出了特殊共聚的PAN 纤维，生产出高强高模的碳纤维，其后该公司高性能碳纤维产量一直独居世界之首。
1963年英国皇家航空研究所的W ·Watt 等人在PAN 纤维预氧化过程中施加张力，抑制原丝在热处理过程中的收缩，使碳纤维的力学性能得到明显提高，奠定了现代生产PAN 基碳纤维的工艺基础。
1969年英国Courtaulds 公司和日本炭公司分别建成了由PAN 纤维得到高性能碳纤维的工业装置。
70年代末，许多以PAN 纤维为原料制造碳纤维的厂家为扩大产品销路，占领国际市场，在原料供应及碳纤维的生产、供销方面进行广泛的交流与合作，从而促进了PAN 基碳纤维工业的进一步发展。
80年代，世界各公司不断扩大生产能力，力求提高经济规模，但由于产品应用范围开拓不足，从而使碳纤维的生产供过于求。
进入90年代后，由于PAN 基碳纤维具有无可替代的优越性，应用领域日益扩展，生产规模逐渐向大型化发展，产量和性能提高，价格下降，使其呈现了高速增长的态势[1-4]。
到二十一世纪初，高性能PAN 基碳纤维的研制及工业化生产已日趋成熟。
据报道，由于商用飞机和风能市场需求的增长，2009年碳纤维市场仍将增长1.8%；预测在2010年后市场从信贷紧缩和经济衰退状态复苏，碳纤维市场会反弹，预计在未来五年中其年增长率为9.8%[5]。
当前，世界上PAN 基碳纤维的生产现己经分化为以美国、欧洲为代表的大丝束碳纤维和以日本为代表的小丝束碳纤维两大类。
大丝束碳纤维产品成本低，较适合于民用工业及产品开发；小丝束碳纤维产品追求高性能化，代表世界碳纤维发展的先进水平，主要用于国防军事工业。
目前世界上高性能碳纤维研究发展的领头羊为日本东丽公司。
日本东丽公司的碳纤维在2008年初占全球市场的34%，到2010年综合设计产能将达到24000t/a ，其销售额将达到14亿美元；日本东邦公司在2009年中期产能将达到13500t/a ；日本三菱公司近期建了一条2268t/a 的碳纤维新线，最近又宣布要扩建一条2700t/a 的新生产线，预计在2010年四季度投产。
美国Zoltel 公司最近收购了墨西哥的PAN 纤维厂商Cydsa ，经改造后使该厂可生产2250t/a 大丝束碳纤维；美国Hexcel 公司2009年中期的产能将上升到7300t/a [5]。
第24卷青年学术专刊（二）国内碳纤维的发展我国自20世纪60年代开始碳纤维研究开发至今已有40年的历史，但由于发达国家对我国几十年的技术封锁，至今没能实现大规模工业产业化生产，中试产品质量不稳定，仅相当于国外的T-300水平，这严重影响了我国高技术的发展，尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展。
专家们认为制约我国碳纤维发展的主要原因之一是原丝质量问题。
国产原丝存在纤度大、强度低、离散系数大、缺陷、裂纹与孔洞多等问题。
此外，相关应用基础研究薄弱，投入的经费比较少，使我国碳纤维发展缺乏基础科学技术进步的依托。
我国最大的PAN基碳纤维生产厂在台湾省，属台湾工程塑料公司所有，生产能力1750t/a，所用原丝为DMF一步法生产的小丝束碳纤维，预计到2010年该公司产能将增加至7300t/a[5]。
2006年我国大陆地区共有12家大小不一的PAN基碳纤维主要生产厂家，虽然总生产能力约1310t/a，但是由于国内最大的PAN基碳纤维生产厂大连兴科碳纤维有限公司800t/a装置和安徽华源集团200t/a装置没有原丝可烧，因此碳纤维的总产量也只有40t/a左右，且产品质量不稳定，由于原丝质量、碳化生产技术和设备等方面的原因，大多数达不到T-300水平[3]。
虽然国际上一些公司T-300级原丝和碳纤维产品对我国开始解冻，但碳纤维及其复合材料的生产是关系到国防建设的高科技技术，必须立足国内。
所以，研制生产高性能、高质量的PAN基碳纤维，以满足军工和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，是我国碳纤维工业产业化发展亟待解决的问题。
随着我国经济飞速发展，对碳纤维的需求与日俱增，碳纤维在国内新材料界成为新的热点。
国家已把“PAN基碳纤维”列入国家“863”计划，“十一五”计划也对碳纤维生产提出了更高的要求，目标是为军工及民用生产供应12K以下小丝束的优质原丝产品。
这必将使我国PAN基碳纤维在新的世纪里步入大发展、良性循环的轨道。
（三）国内PAN基碳纤维消费与需求尽管我国碳纤维生产发展缓慢，但消费量却与日俱增，市场需求旺盛，主要用途包括体育器材、一般工业应用和少量军工产品（导弹和火箭等），其中体育器材用量最大，约占总消费量的80%～90%。
近年来，随着市场需求的增加，特别是国防、军工、航空航天、体育用品等方面的需求增加，每年主要依靠从国外进口碳纤维以满足要求。
预计2010年我国PAN基碳纤维的需求量将超过5000t/a。
通过对国内市场需求进行广泛深入的调研发现，近几年体育和休闲用品及压力容器等领域对碳纤维的年需求量迅速增长，从我国航空航天技术的发展来看，也急需高性能碳纤维及其复合材料。
近几年来，外商纷纷前来我国开办合资或独资的碳纤维复合制品企业，从国外采购碳纤维开发下游产品，促进了我国碳纤维市场的开发，使碳纤维需求量迅猛上升。
国内PAN基碳纤维材料加工已初具规模，且有一定的技术基础和市场开发能力，市场需求比较旺盛，但碳纤维的生产还远远不能满足市场需求，需要大量进口。
此外，考虑到我国碳纤维的应用还在不断发展，许多用途还有待进一步开发，如碳纤维在工程修补增强方面、飞机和汽车刹车片、汽车和其他机械零件的应用以及电子设备套壳、集装箱、医疗器械、深海勘探、新能源的开发等方面都将是我国碳纤维未来的潜在消费市场，对碳纤维的需求量将更大。
未来十年内，文体用品和一般产业对碳纤维的市场总需求量将达90%以上。
因此，未来我国碳纤维的市场需求前景广阔，潜力极大[3-4]。
二、碳纤维的结构与性能（一）碳纤维的结构在碳纤维的发展过程中，许多研究者都曾提出过不同的模型。
但在碳纤维的基本结构特征上己取得了许多一致的意见，公认碳纤维是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成；微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺相关。
虽然层平面都是由六稠芳环组成，但是和石墨的紧密堆积相比，在碳纤维中，这样的二维面是不完整的，具有不规则的外形，层与层之间碳原子没有规则的固定位置，缺乏三维有序，且层间距比石墨晶体大；层面内包含有空洞，原子位错等缺陷。
在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳纤维的二级结构单元。
由石墨微晶再组成原纤维，其直径为50nm左右，长度为数百纳米，这是纤维的三级结构单元。
最后由原纤维组成碳纤维的单丝，直径一般为6-8μm[6-7]。
Diefendoft和Tokarsk综合考察了PAN基碳纤维的径向横向结构后。
提出了不同模量碳纤维的三维结构模型。
在他们的模型中，他们认为碳带面以波动的形式平行于纤维轴排列，与内部微晶相比，表面微晶较大，且沿纤维轴高度取向。
内部径向结构复杂，排列不规则，出现缠结现象。
Knlbbs研究了不同工艺下制备的王雪娟:碳纤维的发展及其应用2032009年10月四川理工学院学报（社会科学版）PAN基碳纤维的纵向切片时，得到了不同的三种纤维结构。
它们的差别在于石墨微晶在轴向平面内的取向方式不同。
纵剖面沿着纤维轴择优取向，也有少许的错位层形成相互交错的微纤，这些微纤以结晶形式聚集在一起。
碳纤维中存在大量的1-10nm大小的微孔，一般认为这些微孔是碳化过程中O、H、N分子形成的气泡造成的。
大量的研究工作表明，这些微孔呈针状沿纤维轴取向排列，微孔的体积分数约为10-20%。
大量微孔存在无疑将降低碳纤维的有效截面积，影响其力学性能[8-10]。
目前市场上强度最高的碳纤维是日本东丽公司的T1000，其拉伸强度为7.02Gpa，东丽公司最新专利报道，该公司己制成了拉伸强度为9.03GPa的碳纤维。
尽管这己经优于同类产品，但与理论强度70.27GPa相比仍有相当可观的提高空间。
碳纤维强度的主要影响因素为结晶结构及缺陷结构。
对于理想的碳纤维结构，其石墨网平面沿纤维轴取向排列，径向结构和径向密度分布均匀，没有皮芯结构。
（二）碳纤维的性能碳纤维作为非常重要的军工材料及高档民用材料，拥有其它材料无法比拟的性能。
碳纤维的优点如下：（1）高抗拉强度（3.0-7.0Gpa）及弹性模量高（200-650Gpa）；（2）密度小，在1.7-2.0g/cm3之间，仅为钢的1/4，是铝合金的1/2，而强度则是钢的17倍，是铝合金的12倍；（3）耐高低温性能好，可以在2000℃使用，在3000℃非氧化气氛的高温下不熔化，不软化，在-180℃下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧很柔软；（4）耐酸性能好，将碳纤维分别放在浓度为50%的盐酸、硫酸和磷酸中，200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化，其耐腐蚀性优于黄金；（5）热膨胀系数小、导热系数大，耐急冷急热，即使从3000℃突降到室温也不会炸裂；（6）导电性能好，电阻率为10-3~10-2Ω·CM；（7）断裂伸长在1.5%~2.2%之间，柔软可编，深加工性能好；（8）耐疲劳，疲劳强度高，使用寿命长；（9）减震吸能性能优异，不易起振，起振后可迅速制振，呈现出优异的振动衰减特性；（10）耐摩擦，耐磨损，具有优异的石墨自润滑特性；（11）生物相容性好，生理适应性强；（12）非磁性；（13）具有电磁波屏蔽性；（14）具有优越的X射线穿透性；（15）各向异性，设计自由度大。
