碳纖維

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碳纖維布料

碳纖維是一種具有很高強度和模量的耐高溫纖維,為化纖的高端品種。

製造工藝[編輯]

一般用聚丙烯腈、粘膠纖維等原料,先在200-300℃的空氣中進行預氧化,繼在惰性氣體保護下用1000℃左右的高溫完成碳化,最後加熱到1500-3000℃成碳纖維。

用途[編輯]

因為碳纖維又輕又堅硬,所以它的用途很廣泛。

用碳纖維製造的增強塑料質地強而輕,耐高溫、防輻射、耐水、耐腐蝕,是製造飛行器、兵器及耐腐蝕設備等的優良材料。

近年來碳纖維更是廣泛被使用於大型飛機,例如空中巴士A350A380波音787均利用碳纖維複合材料來減輕耗油量。

另外大型風力發電機的葉片,賽車機車的車身均為碳纖維複合材料需求量增加的重要因素。腳踏車亦有使用碳纖維複合材料作為車架,但因碳纖維複合材料製造成本高,多為高階車種才能使用。

結構與特性[編輯]

前面為直徑6微米的碳纖維與後面人類頭髮的比較

每一根碳纖維由數千條更微小的碳纖維所組成,直徑大約5至8微米。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近,是由一層層以六角型排列的碳原子所構成。兩者差別在於層與層之間的連結。石墨是晶體結構,它的層間連結鬆散,而碳纖維不是晶體結構,層間連結是不規則的。這樣便防止滑移增強物質強度。

一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。導熱能力高但傳能力低,碳纖維的比熱容量亦比低。當加熱的時候,碳纖維會變厚而短。雖然碳纖維的天然顏色是黑色,但可以把它染上不同的顏色。

外部連結[編輯]