聚丙烯腈(PAN)基碳纖維作為一種高比強度和高比模量的增強型與功能型高性能纖維材料,在航卒航天、國防軍工及文體用品等方面都有廣泛的應用。文章主要介紹了聚丙烯腈基碳纖維的制備、結構與性能及其在復合材料中的應用。
碳纖維是由有機纖維經過‘系列的熱處理轉化而成的含碳量在90%以上的脆性材料,是‘種纖維狀的碳材料。作為‘種新型材料,碳纖維具有低密度、高比強度、高比模量、耐高溫和低溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱、熱膨脹系數小等一系列的優(yōu)異性能,結構獨特,集眾多優(yōu)異性能于‘身,它既可以作為結構材料的增強基承載負荷,又可作為功能材料。由于碳纖維的強度比鋼大,相對密度比鋁還輕,并且具有上述電學、熱學和力學性能,在現代科學技術、現代工業(yè)和現代國防的發(fā)展中起著重要作用。隨著碳纖維產量的提高,碳纖維市場的擴大,價格不斷降低,民用應用領域不斷擴大。目前碳纖維已經滲透到高爾夫球桿、網球拍、滑雪板、釣魚竿、游艇、賽艇、汽車構件、火車零件、石油、化工等多個領域,被譽為21世紀最有生命力的新型材料。
碳纖維起源于19世紀60年代,而工業(yè)化則起步于20世紀50~60年代,是應宇航工業(yè)對耐燒蝕和輕質高強材料的迫切需求而發(fā)展起來的。19世紀末,愛迪生首先用碳絲制作了白熾燈的燈絲,1959年,日本大阪工業(yè)試驗所的近藤昭男發(fā)明了利用聚丙烯腈(PAN)纖維制造碳纖維的新方法,這‘工藝很快受到重視,并實現了通用型PAN基碳纖維的工業(yè)化生產。而英國在此基礎上開發(fā)了高性能的PAN基碳纖維的生產技術,處于了領先地位。20世紀70年代后,由于美國航天工業(yè)的高速發(fā)展,極大地促進了聚丙烯腈基碳纖維的發(fā)展。
資料下載: 聚丙烯腈基碳纖維及其增強復合材料-柴曉燕.pdf
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