微说:碳纤维的性能及应用

碳纤维按照前驱体纤维可以分为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维,其中黏胶基碳纤维力学性能较低,但具有优异耐烧蚀性能,因此应用领域有限,目前黏胶基碳纤维产量占全球碳纤维产量不足1%。

PAN基碳纤维(以日本东丽公司产品为例)与沥青基碳纤维力学性能分布如下图所示。PAN基高强型碳纤维主要力学性能特点在于纤维拉伸强度高,因此纤维具有高延伸特点,目前主要用作航空飞机,体育用品和一般工业应用的结构材料。

PAN基碳纤维与沥青基碳纤维的力学性能 

PAN基高模型碳纤维和高性能沥青基碳纤维由于具有高拉伸模量,因而主要应用航空航天高端领域,其中PAN基高模量碳纤维目前商业化产品最高可达640GPa,而高性能沥青基碳纤维拉伸模量可达900GPa以上。

相比较于PAN基高模量碳纤维,高性能沥青基碳纤维更高的拉伸模量可以赋予其优异的导电性能,但是由于其拉伸强度要明显低于PAN基碳纤维,因此一般用于功能结构材料,难以用于承力结构,而PAN基高模量碳纤维可以用于卫星和航天器等各级主、次承力结构材料使用。

通用级沥青基碳纤维力学性能最低,而且通常为短纤维,主要用于制动器,离合器和热绝缘体等领域。

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