碳纤维及其复合材料的发展和应用(精)

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。

碳纤维的发展及其应用现状目前，碳纤维工业化产品主要包括PAN基和沥青基，世界上消费高性能碳纤维主要是美国，而生产高性能碳纤维主要是日本，碳纤维已广泛应用于各行各业中。

碳纤维大多应用于复合材料的生产，且广泛应用于各行各业。

论文主要分析了国内外碳纤维发展现状，着重介绍了碳纤维在宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域的应用。

标签：碳纤维;复合材料;领域;应用一、碳纤维的发展现状研究1.国外发展现状1959年日本进藤博士采用PAN奥纶为原材料研究开发基碳纤维，日本大谷教授利用煤焦、石油炼制过程中的副产品（沥青）研究成功开发了沥青基碳纤维。

1965年，粘胶纤维基碳纤维是由美国的UCC公司开发成功的，主要材料是粘胶纤维。

于20世纪70年代初就开始生产碳纤维，主要应用于火箭喷嘴，其能有效防止热气流传。

1971年至1983年，日本东邦人造丝公司、东丽公司等对碳纤维研究比较早，在此期间已经能进行大批量的生产，主要用于体育器具，欧美则用于航空和航天工业。

1980年前，波音公司首次将碳纤维使用在757飞机上，1985年-1990年，欧美主要对复合材料产品性能和深加工技术进行了研究。

国外利用电磁辐射等离子技术由碳纤维原丝来生产碳纤维;并把纳米技术应用于碳纤维上，研制出纳米碳纤维，超高模量的沥青碳纤维长丝发展迅速。

2.国内发展状况20世纪70年代中期，我国开始研究碳纤维，经过多年的发展，碳纤维在研发领域上取得了很大的成就，但总的来说，国内碳纤维的研制与生产水平还较低。

吉林省长春应用化学研究所于1960年代初，开始对PAN基碳纤维进行研究，并先后完成了连续化中试装置。

上海合成纤维研究所等单位也开始研究，于1980年通过了中试。

总之，我国在碳纤维领域的研究方面起步晚、发展也缓慢。

二、碳纤维的应用状况研究1.宇航领域碳纤维重量很轻，但其尺寸稳定性，刚性和导热性能均很好，最初的高模量碳纤维广泛在人造卫星技术当中使用。

碳纤维增强热塑性复合材料在航空领域的应用及其发展摘要：本文介绍了碳纤维增强热塑性复合材料在航空领域的应用，阐述了其特点，最后总结了未来纤维增强热塑性复合材料的发展趋势。

关键词：碳纤维；热塑性复合材料；发展趋势引言目前，世界各国在航空飞行器市场上的竞争越来越激烈，航空领域复合材料的应用对飞机减重、耐腐蚀性能和降低成本方面起到重要的作用。

由于环境污染和资源回收问题引发了全球的重视，已经得到广泛应用的碳纤维热固性树脂复合材料遭到了一定程度的冲击。

此时韧性、耐湿、耐腐蚀性好、可冋收性、具有电磁屏蔽能力、在恶劣环境具有稳定性、耐久性的碳纤维热塑性复合材料得到了各国的关注。

碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)是以热塑性树脂为基体、以碳纤维为增强体而制成的复合材料。

碳纤维是一种含碳量在90%以上且具有高强度、高比模量、低密度、耐高温、耐化学腐蚀、低电阻、高导热、耐辐射以及优良阻尼减震降噪等性能的纤维材料[1]。

热塑性树脂可分为高性能树脂和通用树脂，常见的高性能树脂有聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫酰(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)等。

1 碳纤维增强热塑性复合材料在航空领域的应用1.1国外应用现状洛克希德•马丁公司生产的C-130运输机中许多结构采用了纤维增强热塑性复合材料。

起落架舱门使用的是碳纤维增强聚醚醚酮(C/PEEK)高性能热塑性复合材料，C/PEEK 复合材料的韧性好，可以有效防止沙石等颗粒物的冲击损伤[2-3]。

西科斯基公司生产的CH-53K直升机货厢地板采用的材料为C/PEEK，并使用了电磁感应熔焊技术，增加了飞机的有效载重和容量［4］。

空客公司一直是先进材料应用方面的领军者，并已经成功地将PPS树脂基热塑性复合材料应用在了一些结构简单、尺寸较小的肋、梁等飞机的简单零件上，其中A350XWB机身就采用了很多热塑性复合材料支架和加强角片等[5-6］。

随着高性能热塑性复合材料的材料性能、成形工艺，以及装配技术的提高，已被逐步应用在空客飞机的次承力结构件上，如A340/500, A380固定翼前缘的结构中采用了C/PPS 热塑性复合材料［5］。

0引言无人机技术自诞生以来，轻量化一直是该研发领域追求的目标，碳纤维复合材料与传统金属材料相比，具有质量轻、强度高、耐疲劳等优点，因此碳纤维复合材料在无人机上的应用成为无人机领域主要的研究方向［1］。

碳纤维复合材料应用于无人机结构件的制造，能极大地改善和提高无人机的性能。

近年来，世界各国在无人机制造中大量使用碳纤维复合材料，使用量占其结构总量的60%～80%，可使机体减重25%以上［2］。

碳纤维树脂基复合材料是应用最广泛的碳纤维复合材料，由碳纤维与树脂复合而成，可增强机体的结合程度，提升材料的力学性能。

韩艳霞［3］采用环氧树脂基对碳纤维进行铺层设计，并采用有限元分析碳纤维树脂基复合产品，证实其具有优异的力学性能。

碳纤维复合材料作为一种特殊材料，其加工需要采用特殊的工艺。

刘向等［4］研究一种新型的无人机机翼一体成型技术，采用该技术的机翼表面均匀性好、平整度高、不易断裂，提高了机翼的整体性及使用寿命。

我国碳纤维复合材料的研发起步虽然较晚，但是经过科研工作者多年的努力，已拥有生产碳纤维复合材料的自主产权，并且应用碳纤维复合材料制造的无人机在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等领域得到成熟的应用。

1碳纤维的制备过程碳纤维是高分子有机母体纤维在特定条件下进行热解制得到的一种新型纤维状材料，其含碳量在90%以上。

目前，碳纤维工业化生产采用的母体纤维主要有聚丙烯腈（PAN）纤维、沥青纤维和粘胶纤维，由这三大纤维生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。

沥青基碳纤维虽然碳化收率高、原料来源丰富、成本低，但是强度较低，因此其应用受到一定的限制；粘胶基碳纤维不仅制造工艺复杂，而且碳化收率低、产量小，成本相对较高；聚丙烯腈基碳纤维生产工艺简单，产品具备优异的力学性能，因此应用广泛，在市场中占据主流地位。

聚丙烯腈基碳纤维的制备过程分为预氧化、碳化、石墨化3个阶段。

1.1预氧化阶断（第一阶段）PAN原丝的预氧化一般在180～300℃的空气中进行。

国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来，产业规模不断扩大，产品品质不断提高，2014年全球碳纤维产能（365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到12.6万吨。

尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。

当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来5年，先进复合材料将以每年5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%，亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。

因此，在目前碳纤维产业快速发展的关键时期，我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题，通过理性思考寻求解决途径，适时把握发展机遇，落实行动、注重实效，努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。

1、国外碳纤维产业现状及发展趋势1）产业方面根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基碳纤维等。

由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此目前，国际碳纤维产业领域，前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。

其中，PAN基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过90%。

PAN基碳纤维的九大生产商包括：日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏（Hexcel）、氰特（Cytec）、卓尔泰克（Zoltek，已被东丽收购）、台塑、土耳其阿克萨（AKSA）和德国西格里（SGL）。

沥青基碳纤维的生产和应用居其次，主要生产企业三家，分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。

PAN基碳纤维分为小丝束（1-24K）和大丝束（36K及以上）两类。

中国及部分省市碳纤维行业相关政策加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发
应用
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。

耐高温居所有化纤之首。

用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。

是制造航天航空等高技术器材的优良材料。

国家层面碳纤维行业相关政策
显示，近些年来，为了促进碳纤维行业的发展，中国陆续发布了许多政策，如2021年国务院发布的2030年前碳达峰行动方案加快碳纤维、气凝胶、特种钢材等基础材料研发，补齐关键零部件、元器件、软件等短板。

2016年-2022年国家层面碳纤维行业相关政策
地方层面碳纤维行业相关政策
为了响应国家号召，各省市积极推动碳纤维行业发展，如江西省发布的江苏省“十四五”制造业高质量发展规划支持适用于物联网的新型近距离无线通信产品、传感节点的研发产业
化，研究推进现有不同物联网网络架构之间的互联互通和标准化。

碳纤维复合材料碳纤维的研究现状与发展摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。

关键词：碳纤维复合材料性能与应用正文一、碳纤维的性能1.1分类根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。

目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。

1.2性能碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。

C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。

C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。

此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。

通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。

1.3应用领域由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。

此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。

国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势近年来，碳纤维及其复合材料产业在国内外都取得了长足的发展。

碳纤维是一种具有高强度、高模量、轻质化等优良性能的新型纤维材料，具有较高的比强度和比模量，是先进复合材料中的重要增强材料之一。

在航空航天、汽车制造、体育器材、军工等领域都有着广泛的应用。

一、国内碳纤维及其复合材料产业现状1. 生产能力扩张我国作为世界上最大的碳纤维生产国之一，碳纤维及其复合材料产业的生产能力不断扩张。

国内碳纤维产能大幅增长，不仅仅是普通碳纤维、高模碳纤维产业迅速发展，还有更多创新型碳纤维产业在崛起。

2. 技术水平提升我国碳纤维及其复合材料产业的技术水平不断提升，专业的生产技术和质量管理系统逐步完善。

一些企业还在研发领域进行了不少探索，推动着碳纤维产业技术创新。

3. 应用领域拓展国内碳纤维及其复合材料产业在汽车、航空航天、能源、建筑等领域的应用逐步拓展，已成为国家战略性新兴产业的重要组成部分。

二、国外碳纤维及其复合材料产业现状1. 技术领先国外一些发达国家在碳纤维及其复合材料产业方面技术领先，产品质量和性能得到了全球认可。

其在航空航天等领域的应用更为成熟和广泛。

2. 创新驱动一些国外企业致力于碳纤维及其复合材料产业的创新发展，通过不断改进生产工艺和提高产品性能，使其在国际市场上保持竞争力。

3. 国际合作国外碳纤维及其复合材料产业在国际市场具有较强的竞争力，国际合作成为其发展的重要动力。

三、国内外碳纤维及其复合材料产业发展趋势1. 创新驱动随着科技的不断进步，碳纤维及其复合材料产业将在材料、工艺、设备等方面持续进行创新，以提高产品性能和降低成本。

2. 应用领域拓展碳纤维及其复合材料产业将在航空航天、汽车制造、能源、体育器材等领域继续拓展应用，成为相关行业的主要材料。

3. 绿色制造随着环境保护意识的提高，碳纤维及其复合材料产业将向更加环保、可持续的方向发展，加快推动绿色制造的进程。

四、个人观点和理解碳纤维及其复合材料产业的发展给各个领域带来了巨大的推动力，我对其发展充满信心。

浅析碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势上伟碳纤维复合材料有限公司 224000摘要：本文通过阐述碳纤维复合材料在成型工艺应用方面的现状，希望能够通过对加工工艺的重点考量，分析碳纤维复合材料在不同领域的作用。

包括航空航天、汽车、风电、体育休闲等等，从而研究其未来的发展趋势，也给相关从业者提供一定的帮助。

关键词：碳纤维复合材料；应用现状；发展趋势一、碳纤维复合材料的分类碳纤维指的是95%以上的含碳量且具备高强度、高模量的一种特种纤维材料，它通过复合材料的加工而形成。

碳纤维复合材料通常以碳纤维、金属、陶瓷等等进行融合与反复加工，成为符合功能要求的结构性材料。

碳纤维复合材料相较于金属材料，具备着耐腐蚀、耐高温、便于设计等等诸多优点。

按基体的不同，可以将碳纤维复合材料分为树脂基复合材料、碳复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、橡胶基复合材料等等。

碳纤维复合材料在全世界范围之内拥有着广泛的材料消费市场，总占比约为80%，可见碳纤维复合材料已经成为了材料市场当中的主流消费材料。

本文主要介绍碳纤维复合材料的成型工艺以及具体使用情况。

二、树脂基复合材料（CFRP）成型工艺CFRP拥有着许多的成型技术，近些年来，预成型件成型技术通过采用综合成型形式，减少使用的零件，也能够一定程度的降低成型的成本，已经得到了广泛的应用。

它避免分层剥离技术的应用难点，在航空飞机结构构造、汽车的构件制备等方面得到充分利用。

2.1模压成型工艺模压成型是一种非常传统的工艺形式，它是由普通的塑料制品模压成型逐渐转化而来。

在加工的过程当中，通过将碳纤维预浸料置于上下模之间，从而利用专业的设备进行加工过程。

将模具放置在液压成型台上，在高温高压的作用之下，让树脂材料产生固化反应，得到最终的制品。

这种工艺加工形式具备着制件质量优、技术处理高效的优势，而且它能够在尺寸精度方面得到较高控制，且加工形式不易受周围环境的影响。

但是其总体的投入成本较高，也容易受到机械设备的限制，拥有着前期模具制造复杂的缺点[1]。

碳纤维复合材料的十六个主要应用领域及技术进展碳纤维复合材料是以碳纤维为增强剂，环氧树脂等为基体材料制成的一种具备高强度、高刚度、高耐热、高耐腐蚀等多种优异性能的新型材料。

在工业界及科学界中应用广泛，以下是它的十六个主要应用领域及技术进展。

1. 航空航天领域：碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛的应用，例如飞机的机翼、机身、融换器等部件都可以使用碳纤维复合材料制造。

2. 能源领域：与其他复合材料相比，碳纤维复合材料具有更高的耐热性和抗辐射性能，因此可以用于太阳能电池模块、核反应堆结构、燃料电池的气体扩散层等。

3. 船舶领域：在海水环境下，碳纤维具有超强抗腐蚀性，可以被复合材料的船体、推进器、叶片等中应用，增强了船舶的耐用性能与运行效率。

4. 电子领域：碳纤维复合材料可以制作出传输速度及频率更快、能耗更低的高速万兆网线、手提电脑外壳、移动电话外壳等高精度电子制品。

5. 运动器材领域：碳纤维复合材料制成的运动器材如高尔夫球杆、网球拍、自行车车架、滑板等，具有轻好、高刚度、减震性能，有着优异的运动表现。

6. 汽车领域：碳纤维复合材料的轻质化特性使其能有效提高车辆的燃油经济性及性能速度，在汽车的车体、底盘、车轮等制品中得到广泛的应用。

7. 皮肤与运动医学领域：碳纤维复合材料可以被应用到皮肤科学、运动医学以及兽医学中，例如人工肢体外壳，支撑助力在运动时湮没的鞋底等的研发。

8. 建筑领域：利用碳纤维贴片技术加固可增强混凝土和钢筋混凝土建筑物的强度和刚度，延长其使用寿命，并能减少其自重。

9. 家居及工业用品领域：制品如家具、灯具、纸巾盒、电视等工业及家居用品，轻质持久不变形，外观美观高雅，耐久性高。

10. 新型能量自供应领域：碳纤维复合材料集电极，电池，电解质于一体，能量密度大，体积小，有望应用到携带式设备，甚至收集能源的地带行业。

11. 医疗领域：碳纤维复合材料用于制作刻度医疗器械，如治疗器械和高科技医疗器械。

碳纤维复合材料产品碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂等材料组成的复合材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、建筑等领域。

本文将重点介绍碳纤维复合材料产品的特点、应用和发展趋势。

碳纤维复合材料产品的特点。

碳纤维复合材料产品具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐疲劳等特点。

由于碳纤维本身具有很高的拉伸强度和模量，再加上树脂的增强作用，使得碳纤维复合材料具有极高的强度和刚性，可以替代传统材料如金属、塑料等。

此外，碳纤维复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期使用，同时具有良好的耐疲劳性能，能够承受长期的重复载荷而不易疲劳破坏。

碳纤维复合材料产品的应用。

由于碳纤维复合材料具有优异的性能，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、建筑等领域。

在航空航天领域，碳纤维复合材料被用于制造飞机机身、机翼、舵面等部件，能够减轻飞机重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。

在汽车领域，碳纤维复合材料被用于制造汽车车身、底盘等部件，能够减轻汽车重量，提高汽车的燃油效率和安全性能。

在体育用品领域，碳纤维复合材料被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等，能够提高运动器材的性能和使用寿命。

在建筑领域，碳纤维复合材料被用于制造建筑结构、桥梁等，能够提高建筑物的抗震性能和耐久性能。

碳纤维复合材料产品的发展趋势。

随着科学技术的不断进步，碳纤维复合材料产品的性能不断提升，应用领域不断拓展。

未来，碳纤维复合材料有望在航空航天、汽车、体育用品、建筑等领域取得更广泛的应用。

同时，随着碳纤维复合材料的生产工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维复合材料产品的价格将更加合理，有望替代传统材料，成为未来材料的主流。

总之，碳纤维复合材料产品具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、建筑等领域。

随着科学技术的不断进步，碳纤维复合材料产品的性能将不断提升，应用领域将不断拓展，有望成为未来材料的主流。

碳纤维复合材料的应用首先，碳纤维复合材料在汽车工业中有广泛应用。

由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度的特点，能够减少汽车结构件的重量，提高燃油效率。

它可以用于汽车车身、引擎盖、车门、底盘等部件的制造，使汽车更加节能环保。

其次，航空航天领域也是碳纤维复合材料的主要应用领域之一、由于碳纤维复合材料具有极高的强度和刚度，同时又具有轻量化的特点，可以取代传统的金属材料，在飞机结构件、航天器部件等领域中得到广泛应用。

在航空领域，使用碳纤维复合材料可以减少飞机重量，提高燃油效率，降低碳排放。

再次，碳纤维复合材料在体育器材制造中有重要应用。

在高档网球拍、高尔夫球杆、自行车的车架、滑雪板等器材制造中，碳纤维复合材料被广泛使用。

与传统的金属或塑料材料相比，碳纤维复合材料具有更好的强度和刚度，使得器材更轻、更耐用、更灵活，能够提高运动员的表现水平。

另外，碳纤维复合材料在建筑领域也有应用潜力。

由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点，可以用于建筑结构部件的制造，如桥梁、楼梯、地下管道等。

使用碳纤维复合材料可以减少建筑物的自重，提高耐久性，减少维护成本。

此外，碳纤维复合材料还广泛应用于电子产品、医疗器械、船舶制造、风力发电等领域。

在电子产品中，碳纤维复合材料可以用于制造手机外壳、电脑机箱等。

在医疗器械方面，碳纤维复合材料可以用于制造假肢、手术器械等。

在船舶制造中，碳纤维复合材料可以取代传统的金属材料，提高船舶的航行速度和燃油效率。

在风力发电领域，碳纤维复合材料可以用于制造风力发电机叶片，因其轻质和高强度，可以提高发电效率。

总之，碳纤维复合材料具有许多优良的性能，广泛应用于汽车、航空航天、体育器材、建筑、电子产品、医疗器械、船舶制造、风力发电等各个领域。

随着技术的进步和应用需求的增加，碳纤维复合材料在未来的应用潜力将更加广阔。

什么是碳纤维目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用碳纤维是一种纤维状碳材料。

它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。

碳纤维发展简史I860年，斯旺制作碳丝灯泡1878年，斯旺以棉纱试制碳丝1879年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝（持续照明45小时）1882年，碳丝电灯实用化1911年，钨丝电灯实用化1950年，美国W right--Patterson 空军基地开始研制黏胶基碳纤维1959年，美国UCC公司生产低模量黏胶基碳纤维“T hornel —25”，日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了PAN 基碳纤维1962年，日本碳公司开始生产低模量PAN基碳纤维（0 . 5吨/月）1963年，英国皇家航空研究所（RAE）的瓦特和约翰逊成功地打通了制造高性能PAN基碳纤维（在热处理时施加张力）的技术途径1964年，英国C ourtaulds,Morganite 和Roii--Roys 公司利用RAE技术生产PAN基碳纤维1965年，日本群马大学的大谷杉郎发明了沥青基碳纤维美国UCC公司开始生产高模量黏胶基碳纤维（石墨化过程中牵伸）1970年，日本吴羽化学公司生产沥青基碳纤维（10吨/月），日本东丽公司与美国UCC进行技术合作1971年，日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维（1吨/月），碳纤维的牌号为T300，石墨纤维为M401972年，美国Hercules公司开始生产PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒1973年，日本东邦人造丝公司开始生产PAN基碳纤维（0.5吨/月）日本东丽公司扩产5吨/月1974年,碳纤维钓竿、高尔夫球棒迅速发展日本东丽公司扩产13吨/月1975年，碳纤维网球拍商品化美国UCC公司公布利用中间相沥青制造高模量沥青基碳纤维“Thornel —P”美国UCC的高性能沥青基碳纤维商品化1976 年, 东邦人造丝公司与美国塞兰尼斯进行技术合作住友化学与美国赫格里斯（Hercules ）成立联合公司1979年,日本碳公司与旭化成工业公司成立旭日碳纤维公司1980 年, 美国波音公司提出需求高强度、大伸长的碳纤维1981 年,台湾台塑设立碳纤研究中心，日本三菱人造丝公司与美国Hitco 公司进行技术合作1984 年, 台湾台塑与美国Hitco 公司进行技术合作，日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T800 1986 年, 日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T10001989 年, 日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M601992年，日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M70J,杨氏摸量高达690GPa“格林易能”一直使用日本东丽（TORA）Y 生产的优质长纤碳纤维材料1971年，TORAY成了世界上第一人制造商，从事PAN基碳纤维的人型工业化生产，并将其产品命名为“ TORAYCA，是TORAY碳纤维的缩写。

碳纤维及其复合材料发展现状摘要：当今国际复合材料产业规模不断扩大，未来五年，来自高端企业的先进复合材料将以每年5%的速度增长。

因此，随着民营和汽车行业的快速发展，全球高碳地区的年需求增长可达10%，亚太地区的增长将继续加速。

在我国的碳纤维生产线上，碳纤维设备将比碳纤维复合材料更快被进口产品取代。

碳纤维复合材料在海洋工程、航空航天、汽车等领域具有良好的应用前景，但随着碳纤维复合材料的价格不断下降，碳纤维复合材料的应用会越来越多。

本文介绍了我国碳纤维及其复合材料的发展现状和应用。

关键词：碳纤维；复合材料；现状；应用引言随着我国整个经济的快速发展，现阶段碳纤维制造技术也在不断创新和完善，目前该领域发展稳定，有可能以更低的成本生产出更高质量的碳纤维复合材料。

碳纤维复合材料具有高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀等特点，并具有许多物理和化学优点，因此在我国广泛应用于各行业的生产和制备领域。

本文以碳纤维复合材料为研究课题，分析了碳纤维复合材料的性能，探索了碳纤维复合材料的应用路径。

1.碳纤维复合材料的性能由于碳纤维是一种以碳元素为主要成分的特殊纤维，采用含碳量高的人造化学纤维制成，经热稳定氧化处理、碳化处理、石墨化处理，使其在热处理过程中不会熔化，碳含量取决于类型，通常大于90%。

碳纤维具有一般碳材料的耐热性、耐磨性、导电性、导热性、耐腐蚀性等特性，但与一般碳材料不同，在形状、柔软性、加工性、沿纤维轴的高强度等方面表现出显着的各向异性，而且碳纤维比重小。

1.1 碳纤维的化学性质碳纤维是一种纤维状碳材料。

众所周知，碳材料是化学稳定性优异的材料之一，这是人类历史上最早发现的碳材料特征之一。

除强氧化性酸等特殊物质外，在室温和近压下几乎呈化学惰性。

即使碳纤维在低于室温250℃的环境下使用时，很难观察到碳纤维的化学变化。

据有关资料显示，在碳材料的化学特征中，在低于250℃的环境中，碳材料没有明显的氧化，也没有形成碳化物和层间化合物。

碳纤维复合材料的应用及其发展趋势碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。

由于其轻质、高强度、高刚度和耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材和建筑等领域。

在未来，碳纤维复合材料的应用将继续增加，且发展趋势主要包括以下几个方面。

首先，碳纤维复合材料在航空航天领域的应用将进一步扩大。

由于碳纤维复合材料的高强度和轻质特性，可以减少航空器的自重，提高燃油效率。

未来，碳纤维复合材料将在飞机机身、翼面和发动机部件等方面得到更广泛的应用，从而实现飞机的结构轻量化。

其次，碳纤维复合材料在汽车领域的应用将逐渐增加。

随着汽车工业的不断发展，对车辆轻量化的需求日益增加。

由于碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，并且重量轻，可以减少汽车的燃油消耗和排放量。

未来，碳纤维复合材料将在汽车车身、底盘和内饰等方面得到广泛应用，从而实现汽车整体的轻量化和节能减排。

此外，碳纤维复合材料在体育器材领域的应用也将持续增加。

碳纤维复合材料具有优异的强度和刚度，可以提高体育器材的性能，如高尔夫球杆、网球拍和自行车等。

未来，碳纤维复合材料将在体育器材制造中得到更广泛的应用，从而提高运动员的竞技水平和运动性能。

最后，碳纤维复合材料在建筑领域的应用也将逐渐增多。

由于碳纤维复合材料具有良好的抗拉性能和耐腐蚀性能，可以用于加固混凝土结构和制造轻型建筑材料。

在未来，碳纤维复合材料将在建筑工程领域得到更广泛的应用，从而提高建筑结构的安全性和耐久性。

总之，碳纤维复合材料的应用将在航空航天、汽车、体育器材和建筑等领域继续拓展。

随着科学技术的不断进步和人们对环境保护和能源节约的要求日益增加，碳纤维复合材料的发展趋势将更加明显。

未来，碳纤维复合材料将在材料科学领域起着至关重要的作用。

碳纤维及其复合材料的发展和应用碳纤维及其复合材料是一种具有优异性能的新型材料，由于其在轻量化、高强度、耐腐蚀等方面的出色性能，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。

本文将从碳纤维材料的制备和特性、碳纤维复合材料的优势和应用以及发展趋势等方面进行详细介绍。

1.碳纤维材料的制备和特性碳纤维是一种由碳原子构成的纤维状材料，其制备主要通过碳纤维聚合物的加热炭化和高温拉伸得到。

碳纤维的主要特性包括高强度、低密度、优异的力学性能和导电性能等。

它具有比钢铁轻5倍、比铝轻1.5倍的重量优势，而且强度比钢高5倍，比铝高2倍。

此外，碳纤维还具有优异的耐腐蚀性能，能够在强酸、强碱环境下长期使用。

2.碳纤维复合材料的优势碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料，具有独特的优势。

首先，由于碳纤维的高强度和低密度特性，使得碳纤维复合材料具有轻量化的优势。

相比传统金属材料，它可以实现零件重量的减轻，提高整体性能。

其次，碳纤维复合材料具有优异的强度和刚度，能够满足大范围的工程应用需求。

此外，碳纤维复合材料还具有良好的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，寿命更长，更耐久可靠。

3.碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料在航空航天、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。

在航空航天领域，碳纤维复合材料可以应用在飞机机身、翼尖等结构件上，减轻整机重量，提高飞行效率。

在汽车领域，碳纤维复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，提高汽车的燃油经济性和安全性能。

在体育器材领域，碳纤维复合材料可以应用于高尔夫球杆、网球拍等器材上，提高运动器材的性能和使用寿命。

4.碳纤维及其复合材料的发展趋势碳纤维及其复合材料作为一种高性能材料，在未来的发展趋势中具有广阔的应用前景。

首先，随着科技的发展和制造工艺的进步，碳纤维及其复合材料的制备成本将逐渐降低，普及化的应用将变得更加可行。

其次，随着社会对环境保护的重视和对能源的节约需求，碳纤维复合材料作为一种轻量化材料，将在汽车、航空等领域得到广泛应用。