目前，碳纤维及其产品所具有的独特性能和功能而成为*重要的强材料之一，碳纤维复合材料（CFRP）己广泛应用于航空航天，国防军事，汽车制造，运动器械，建筑材料及其它领域；同时碳纤维工业的不断发展，以及碳纤维大丝束化（LI）进程的日益加快，有利于其生产成本的降低，以满足一般工业产品的更新换代，以及碳纤维应用领域的进一步拓宽。本文拟从以下几个方面加以阐述：1碳纤维的高强度（2~7GPa）能代表当今世界水平的是日本东丽公司生产的聚丙烯腈基（PAN）碳纤维，该公司1970年产的T300抗拉强度为3. 87cN/dtex），而目前T300的强度己提高到3.56GPa己成为通用级碳纤维，T1000的抗拉强度是T300的近2倍，实验中的数据己达到8.05GPa而传统的金属纤维的强度为256~3.97cN/dtex.截止目前，采用高压氢气条件碳弧放电所制得的石墨晶须，抗拉强度为21GPa它是目前纤维强度*高者，而石墨晶须理论强度达到180GPa抗拉强度*好的T1000仅是理论值的3.9476%.根据经典的Griffith脆性理论和脆性材料的*弱连接理论，碳纤维属于脆性材料，影响其强度的主要因素有原丝的高密化和致密化程度，生产环境的清洁程度，生产工艺，纤维细纤度化程度以及细晶化程度等。因此，高强碳纤维应该向细旦化，均质化（主要是径向结构）以及表面无瑕化（无表面缺陷）方向发展。

　　2碳纤维的其它主要性能21密度小，质量轻。碳纤维的密度主要取决于其碳化温度，PAN基碳纤维在1000C处理后密度为1.7g/cm3，经2300C以上温度处理，密度一般为2.0~2 1g/cm3，而E型玻璃纤维的密度为255g/cm3，金属钢纤维的密度高达700GPa）刚性好，耐疲劳，具有自润滑性，磨擦系数小，耐磨性能好。

　　高模量碳纤维也叫石墨纤维（GRF），含碳量一般在9296%之间，PAN基石墨纤维M70的模量为理论值（1020Gpa）的67. 7%，*近日本三菱公司产的K13C20的模量达900GPa为理论值的882%石墨纤维的模量仍在不断提高。试验表明，在铜中混入25%的碳纤维可使其磨擦率降低到原来的1/100，而加在塑料制品中，其磨擦率可望降低到原来的1000. 23热导性好（10~热，热膨胀系数小（一稳定，尤其是在惰性气氛中的耐热性极好。碳纤维的热导率随温度的上升而下降，在1500C时仅为常温时的15%~30%.其热膨胀系数呈各向异性，平行于纤维轴向的热膨胀系数比垂直于纤维轴向低得多，这一缺点使其与环氧树脂复合而成的复合材料易于产生裂纹。

　　24导电性能极好（~ 17，unm），呈非磁性，具有屏蔽电磁波的功能，同时对X射线的透过性好。此外，碳纤维还具有吸能减振，对振动有优异的衰减功能。

　　25耐油，耐酸，耐腐蚀性能好，与生物有很好的相容性能。除了强氧化剂外，一般如浓盐酸，30%的硫酸，以及碱对其均不起作用。

　　碳纤维的耐腐蚀性能比玻璃纤维好。

　　26轴向剪切模量较低，断裂伸长小，使耐冲击性差，并且后加工较为困难。

　　3碳纤维增强复合材料及其应用CFRP的力学性能主要取决于基体（常用环氧树脂）的力学性能，碳纤维的表面性状以及纤维与基体键合界面的性质，而基体的性能及纤维的表面性状直接关系到界面的键合和粘接性能，以下从两个方面加以叙述：3.1基体CFRP常用环氧树脂作为基体它的粘接性好，机械性能优异，但是，通用型的环氧树脂固化后，质地脆硬，抗冲击性能较差，耐热性不好。目前，较为成熟的韧方法是将固化前能和环氧树脂相容的橡胶溶解在树脂里，固化时，橡胶能顺利析出，呈两相结构。目前一般使用的都是RLP型橡胶，分子量小（1000~10000）并带有能与环氧树脂反应的官能团便产生蓖化学交联点。

　　我们可以通过使环氧树脂基体主链结构含有芳香环以及加交联密度等方法，来提高环氧树脂的使用温度和热稳定性，同时改善其与碳纤维的粘接性能。

　　3.2碳纤维的表面性状未经表面处理的碳纤维表面光滑，摩擦系数小，表面呈现出憎液性，从而导致与基体的润湿性差，粘结力低，复合材料的层间剪切强度（LSS），界面剪切强度（IFSS）均较低，达不到实际要求。常用的表面处理方法有氧化和涂层处理、电聚合与电沉积处理、等离子体处理等。利用电化学氧化（阳极氧化）表面处理法，反应缓和，易于控制，处理效果好。经过表面处理的碳纤维利用有效的扫描隧道电镜（STM）表面分析技术发现，其表面石墨层片边缘较大面积氧化，边缘活性点数量大量加，致使凹凸不平的表面更有利于与基体的键合，复合材料的剪切性能提高。同时，其表面能加，显著改善了碳纤维与基体之间的润湿性，接触角减小，表面呈现出亲液性。另外，经表面处理后，其表面出现了大量的羟基，羧基，醌类及吡喃酮类官能团，提高了碳纤维表面的极性，强起与基体之间的润湿性和粘接程度。

　　碳纤维强复合材料（CFRP）在航空航天及国防军事领域己相当广泛。如CFRP可以用于制造人造卫星支架，卫星天线，航天飞机的机翼，火箭的喷火口，战略导弹的末级助推器，机器人的外壳等。飞机要满足质轻，牢固，抗强扭曲的要求，一架波音767飞机，其机身传动装置舱门，起落架舱门，引擎罩主翼，副翼顶端，后部平板等部件均由碳纤维及CFRP制成，总量超过1吨。汽车制造方面，汽车的外壳，操纵杆，片状弹簧等用CFRP制成，可使汽车的总重量减轻70%.运动休闲方面，钓鱼竿，网球拍，滑雪板，赛车，跳高撑竿均由CFRP制成，性能大大强。高层建筑的框架结构利用CFRP可以起到强，牢并减轻建筑基雌荷逢作用其它方面，如自行车的梁，剑杆织机的剑带，承受大负荷的高架立交桥的梁，柱等均可利用CFRP制成。

　　4碳纤维织物的应用41碳纤维针刺毡的应用*近，笔者受西安某公司的委托研制开发一种能满足高速急刹车的高性能刹车制动片，所用原料是曰本东丽公司生产的PAN基碳纤维无捻连续长丝T300，其拉伸强度超过3400MPa拉伸模伸长率1.5%密度1.75g/cm3，含碳量在94%以上，纤维直径介于6 ~8um之间，支数为6K其针刺毡制造工艺及要求如下：41.1短碳纤维网胎的制造将长碳纤维束短切成68~70mm长的短碳纤维束，然后在成网机上铺叠成网，制成均匀的短碳纤维网胎。

　　41.2整体针刺毡的制造按照一层短碳纤维网胎，一层长纤维无掉布的方式替层交叠，无掉布层间夹角90每铺设一层短碳纤维网胎针刺一遍，针刺密度<3mm，针刺深度为10~12mm，达到整体针刺毡的各层针刺密度均匀一致，长纤维与短纤维比例为75/25.整体针刺毡的体积密度保持在0.60~0.63g/cm3；层间密度为12 ~13单兀层/cm.制成的碳纤维针刺毡经过试验，具有高强及良好的抗静电性能，能满足高速缓冲刹车制动要求。

　　42碳纤维针织物的应用用新型导纱器的针织新工艺可以得到碳纤维的强针织物，这种针织物是由一根碳纤维长丝连续织成，它可以取代合股强或机织物强材料的作用，而且针织工艺可以提供能任意成型和成本相对低廉的产品。强针织物不受基体树脂和预浸工艺的任何限制，均可获得一定稳定性、纤维分布永久性和一定抗拉性能的复合材料，这种复合材料由于强材料的组织结构而表观出各向异性，但其空间变形料要小，针织织圈的立体形态更有效的防止材料的起层现象。利用碳纤维针织物作强材料的缺点是其性能受到基体树脂的粘合能力、针织物纱圈的方向以及牵伸形式和程度等的影响。

　　目前，碳纤维非织造布，机织物，三向织物的研制开发工作正进一步加强，其产品的用途也越夹越广。

　　43活性碳纤维布（毡）的应用以粘胶纤维基布为原料经过化学处理烘干，热处理，高温碳化和活化制成活性碳纤维布（毡）具有生产效率高、质量稳定、便于使用等特点，其表面积一般达到1200是普通颗粒活性碳的10~100倍，脱附方便且性能基本不变，便于后加工。但其强度很低，成本较高，可以考虑针刺、热熔、衍缝等复合方式制成碳纤维复合制品。目前，活性碳纤维布（毡）己广泛应用于纺织、环保、交通、化学、电子、医疗、食品、日常生活等领域。它可以用于液相和气相的吸附，如制造人工肝脏和肾脏，水质净化，室内空气的净化，血液净化器，防毒面具，汽车过滤汽油蒸气装置等。同时还可以用于制作放射性保护的服装，理想的催化剂的载体及电子电器材料等。

　　5碳纤维在医疗保健领域的应用可能要较机织物或未取向材料强的复合材onkPublishingHouse.Allrightsres（下转第60页）大家知道，人体是一个远红外辐射和吸收体，其有效的远红外波长范围为5~14m.北京化工大学的杨小平博士等人研制出一种新的碳纤维层压面状发热材料，它是将碳纤维导电复合纸与绝缘材料、电极等通过层压成型的。在利用5DX型傅立叶变换红外光谱仪对其进行远红外测试时发现，该面状发热板在8~15m远红外波段内，法向发射率为85%，具有较高的远红外法向发射强度。因此，碳纤维导电发热材料作为一种有源远红外加热元件，具有辅助理疗保健作用，是医疗保健品可选用的新材料，它可以童、白雪公主等等极富童话情趣的各种花型图案。在面料颜色的选择方面，应尽量选用桃红、浅绿、湖蓝、银灰等明丽、轻快的中浅色泽而应尽量避免过于鲜艳的大红大绿色调，因为这种色调在阳光下产生强烈的反射作用会对幼童的眼睛产生不良的影响，因此，宜选用各种清雅秀丽的条格和印花织物。对学龄女童来说，随着年龄的长，在她们的心目中己隐约有了自己崇拜和追逐的偶像，喜欢模仿这些偶像的言行举止和服饰衣着习惯。因此，学龄女童茄克应以简练明快、大方得体为设计原则，在结构上仍以衣片分割排列组合为主，在造型上应由繁入简，在装饰上宜用一些小型图案作点缀。在色调上，宜选用富有女孩子情趣的洋红快绿、淡咖浅棕等快乐隽秀、富于幻想的色彩，在面料的选择上，常以大众化的中低档织物为主。总之，学龄女童茄克的设计制作应根据其年龄和心理特征进行，这样既能满足她们对美的追求，又能使她们健康成长。

　　在茄克衫的选购方面，也有许多学问。

　　在款式上，外形轮廓都要求有适当的夸张的肩宽，配上下衣后，要能形成上宽下窄的T字体型，给人以潇洒、修长的美感。

　　具体而言，对于肥伴体型的人，茄克宜采用竖线分割的各种条形装饰线，穿上后给人以挺拔秀丽的视觉效果；对于瘦长体形的人，茄克宜采用横线分割和装饰线，以加穿着者体宽的感觉；青年人特起别是女青年应选购斜条分割和多装饰的茄克，也可选购横直线条分割或多种几何图形装饰的茄克，给人以活泼、有朝气、充满青春活力的感觉。还应注意领口和袖口或袖口与下摆的面料色彩一致，肩、袋、袖、胸等各种装饰件或线条的形状、色彩须相呼应，既可避免杂乱无章的视觉效果，又可达到造型活泼利落和相协调的美感。面料的选择也很重要，应根据款式恰到好处地选用不同质地的面料，做到款式和面料相互协调，此外，茄克的缝制质量和辅料配件的质量与装饰性能也十分重要。

　　（上接第41页）促进血液循环，加快新陈代谢，减缓类风湿关节炎疼痛，加快伤口的愈合速度等。

　　利用碳纤维及其复合材料可以制造人工韧带，人造假肢及人造骨骼等。碳纤维是开发人工韧带的适当材料，其性能稳定，生物亲和性好，直径细小，有利于促进细胞的长入。英国*近的一则专利介绍了一种碳纤维和聚酯纤维的复合线性材料，以碳纤维长丝为芯体聚酯纤维旋覆于芯体之上，这种结构使碳纤维表面尽量露在外，有利于与新生组织长成一体。80年代末90年代初我国科学家也进入该研究行列，并取得较大的进展。

　　随着碳纤维技术的不断发展和成熟，人民生活水平的不断提高，在医疗保健及其它新的领域，碳纤维将会扮演一个越来越重要的角色。