碳纖維目前,碳纖維主要是制成碳纖維增強塑料這種復合材料來應用碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電,具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。用碳纖維與塑料制成的復合材料所做的飛機不但輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音?。挥锰祭w維制電子計算機的磁盤,能提高計算機的儲存量和運算速度;用碳纖維增強塑料來制造衛(wèi)星和火箭等宇宙飛行器,
機械強度高,質量小,可節(jié)約大量的燃料。1999年發(fā)生在南聯(lián)盟科索沃的戰(zhàn)爭中,北約使用石墨炸彈破壞了南聯(lián)盟大部分電力供應,其原理就是產生了覆蓋大范圍地區(qū)的碳纖維云,這些導電性纖維使供電系統(tǒng)短路。目前,人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維,只能采用一些含碳的有機纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)做原料,將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起,放在稀有氣體的氣氛中,在一定壓強下強熱炭化而成碳纖維是纖維狀的碳材料,其化學組成中含碳量在90%以上。由于碳的單質在高溫下不能熔化(在3800K以上升華),而在各種溶劑中都不溶解,所以迄今無法用碳的單質來制碳纖維。碳纖維可通過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來制取。目前世界上產生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的。其產生的步驟為A預氧化:在空氣中加熱,維持在200-300度數(shù)十至數(shù)百分鐘。預氧化的目的為使聚丙烯腈的線型分子鏈轉化為耐熱的梯型結構,以使其在高溫碳化時不熔不燃而保持纖維狀態(tài)。B碳化:在惰性氣氛中加熱至1200-1600度,維持數(shù)分至數(shù)十分鐘,就可生成產品碳纖維;所用的惰性氣體可以是高純的氮氣、氬氣或氦氣,但一般多用高純氮氣。C石墨化:再在惰性氣氛(一般為高純氬氣)加熱至2000-3000度,維持數(shù)秒至數(shù)十秒鐘;這樣生成的碳纖維也稱石墨纖維。碳纖維有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長的纖維的克數(shù)),一般僅約為19克;拉力高達300KG/MM2;還有耐高溫、耐腐蝕、導電、傳熱、彭脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優(yōu)異性能。目前,碳纖維主要是制成碳纖維增強塑料來應用。這種增強塑料比鋼、玻璃鋼更優(yōu)越,用途非常廣泛,如制造火箭、宇宙飛船等重要材料;制造噴氣式發(fā)動機;制造耐腐蝕化工設備等。羽毛球:現(xiàn)在大部分羽毛球拍桿由碳纖維制成?!咎祭w維】carbonfibre含碳量高于90%的無機高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,無蠕變,耐疲勞性好,比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好。但其耐沖擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發(fā)生氧化,與金屬復合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現(xiàn)象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得;按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維;按力學性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型(強度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強度大于4000MPa的又稱為超高強型;模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展,還出現(xiàn)了高強高伸型碳纖維,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈基碳纖維。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業(yè)機器人、汽車板簧和驅動軸等。碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經(jīng)氧化、炭化等過程制得的含碳量為90%以上的纖維?! √祭w維目前在替代采暖材料核心發(fā)熱體上也有新的貢獻,國外,在很多節(jié)能采暖設備的核心發(fā)熱體上已經(jīng)由以前普遍采用的金屬材料逐步升級到碳纖維材料,碳纖維材料在采暖方面的應用主要考慮利用了材料的耐腐蝕,抗氧化(金屬容易氧化造成局部擊穿),高穩(wěn)定性,壽命更長(很多產品在300攝氏度下普遍能夠達到穩(wěn)定工作100000小時的時間),熱轉換率高(97%以上)等特點。由于我國在碳纖維材料生產研發(fā)方面相對還處在落后的境況,高質量的碳纖維材料還是依靠日韓進口,所以價格居高不下,但隨著國內合資、合作形式的出現(xiàn),以碳纖維為核心技術的產品卻已經(jīng)走入了尋常消費者的家中?! √祭w維產品在采暖方面的應用分了不少形式,比如短纖,短切纖維通常用在如 碳晶 地暖膜 等采暖產品上,石墨類產品在早起的采暖膜中應用比較廣泛,膜類產品除了在采暖上有所應用,在熱水器,工業(yè)設備恒溫環(huán)境保障方面應用也是十分廣泛。碳纖維的好處:1、高效節(jié)能采用碳纖維面狀發(fā)熱體加熱,散熱均勻、升溫快、效率高,三分鐘可達90℃ 100℃額定表面溫度。2、理療保健發(fā)熱的同時,還具有8微米 15微米波長的遠紅外輻射。遠紅外線被現(xiàn)代醫(yī)學界譽為 生命之光 ,研究表明,人體對于大于6m的遠紅外線是較好的吸收體,在接收到遠紅外線后,人體的組織和細胞共振吸收,能增強活性,促進新陳代謝減少多余脂肪,對于肥胖病、風濕病、肩周炎、脈管炎、胃病和皮膚病等均有良好的保健、治療作用。3、遠紅外的發(fā)熱原理不同于普通電導絲,采用碳纖維材料取代了傳統(tǒng)的金屬電熱絲,經(jīng)過高溫炭化及表面處理,具有抗氧化,質輕,電阻溫度系數(shù)小,電性能穩(wěn)定等性能。翻譯成普通話就是輕,又有點省電和安全。4、碳纖維所發(fā)射出的遠紅外線的治療作用,紅外線是一種電磁波,效溫熱效果,波長介于7700A~14000A,是很純的熱光及可滲透光,通常僅止于皮膚表面,因此,當紅外線被身體組織吸收后,會產生一種具有安撫作用且對人體有利的熱力,可以滲透到人體組織中。皮膚表面的溫度上升,皮下血液循環(huán)動態(tài)的改善,肌肉緊張的緩和,疼痛的減輕,以及調節(jié)自主神經(jīng)正?;淖饔玫?。(但是值得注意的是,皮膚接觸溫度一經(jīng)達到45℃以上,便會引起燙傷而造成水泡等組織破壞。因此在接觸皮膚時的溫度不益超過45℃)5、增加新陳代謝、酵素活性及對氧氣的需求及降低血壓,促進血管擴張、血循環(huán)增加及微血管的通透性,有助排除毛囊中的廢物,增加神經(jīng)傳導速度及肌肉伸縮能力,可解除疼痛與肌肉痙攣。增加組織伸展及減少滑液粘稠度,可減輕僵硬不適加快人體睡眠時的放松、促進睡眠。6、遠紅外線反應,使皮下深層皮膚溫度上升,擴張微血管,促進血液循環(huán),復活酵素,強化血液及細胞組織代謝,對細胞恢復年輕有很大的幫助并能改善貧血。7、調節(jié)自律神經(jīng)、自律神經(jīng)主要是調節(jié)內臟功能,人長期處在焦慮狀態(tài),自律神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)緊張,會導致免疫力降低,頭痛,目眩,失眠乏力,四肢冰冷。遠紅外線可調節(jié)自律神經(jīng)保持在最佳狀態(tài),以上癥狀均可改善或祛除。8、改善循環(huán)系統(tǒng)、遠紅外線照射的全面性和深透性,對于遍布全身內外無以數(shù)計的微循環(huán)組織系統(tǒng),是唯一能完全照顧的理療方式。微循環(huán)順暢之后,心臟收縮壓力減輕,氧氣和養(yǎng)分供應充足,自然身輕體健。9、強化肝臟功能、肝臟是體內最大的化學工廠,是血液的凈化器。遠紅外線照射引起的體內熱深層效應,能活化細胞,提高組織再生能力,促進細胞生長,強化肝臟功能,提高肝臟解毒、排毒作用,使內臟環(huán)境保持良好狀態(tài),可說是最佳的防病戰(zhàn)略注意事項:有出血傾向者應禁用:懷疑有惡性腫瘤的部位應慎用遠紅外線治療;心血管功能不全者穿著有遠紅外線的保暖內衣,還有可能引發(fā)心律不齊或心絞痛:新傷疤疤痕也要避免接觸遠紅外線,否則會促進其增生。