科技创新 碳索未来

深度解析:碳纤维是什么? 是怎样制造出来的?


  碳纤维作为一种强度高、重量轻、力学性能优异的新材料。由于碳纤维及其复合材料优异的综合性能及高附加值,被称作是21世纪的黑色黄金。在国防军工及民用领域均具有广泛的应用前景,是发展国防军工及国民经济的重要战略物资。

  碳纤维,其本身就是由碳元素组成的纤维,含碳量高于百分之九十。在这点,碳纤维的结构和石墨有点近似,两者都是由层状的碳片状晶体组成。碳片状晶体统称为石墨烯,只显示一层原子厚度,面内的碳原子呈六角形排列,类似于蜂窝的形状。


  独特的原子排列结构,让石墨烯成为最强韧的材料。在石墨中,这些碳片状晶体非常有规则地层叠起来;然而,在碳纤维中,这些碳片状晶体呈不规则状,特殊状态下这些碳片状晶体会出现相互交错的情形。

  碳纤维的微观结构让其具备更多优良性能,在保持低密度状态下,获得获得很大的轴向强度和杨氏模量;碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、导电和导热性能,主要应用于国防航空、交通工具、风力发电等多领域。

  碳纤维材料具有诸多优点,它的制造工艺更显其神秘特性,碳纤维生产工艺流程长,需要突破的技术障碍很多,简单来说,可以分为原丝制造和碳化两个关键过程。原丝制造是先通过丙烯腈聚合和纺纱等工艺,先聚合制成聚丙烯腈,再纺丝制出聚丙烯腈纤维原丝。聚丙烯腈原丝随后进行预氧化、低温和高温碳化等步骤,最后进行表面处理、上浆烘干并收丝就得到了碳纤维。

  相对碳化,生产出高质量的聚丙烯腈原丝更加关键,康本公司更深知此项工艺的重要性,为此建立专门科研实验室,组建专业的技术团队,标准化自动生产线,多年来致力于碳纤维创新领域尖端产品的研发工作,其独创三维立体编制技术更是填补国内空白,时刻走在同行业的最前沿。