微说：碳纤维缺陷尺寸与力学性能定量关系
碳纤维属于脆性材料，因此纤维力学性能易于受到缺陷结构影响，缺陷可以分为表面缺陷和内部缺陷，其中表面缺陷约占90%以上。由于碳纤维制备流程长，因此在制备过程中会不可避免产生缺陷结构。
碳纤维缺陷结构尺寸与碳纤维力学性能之间关系式如下所示，其中σR为碳纤维拉伸强度，E为杨氏模量，γa为纤维表面自由能，ac为基平面裂纹尺寸。
从公式中可以看出，缺陷结构裂纹尺寸越大，碳纤维拉伸强度越低。
不同类型碳纤维力学性能与碳纤维缺陷结构尺寸量化关系如下表所示。对于高强型碳纤维而言，由于纤维缺陷结构尺寸较小，因此纤维拉伸强度具有显著优势。
而对于高模量碳纤维而言，纤维拉伸模量越高，其缺陷结构尺寸也就越大，因此在制备高模碳纤维过程中缺陷结构控制是最为关键因素，若缺陷结构有效控制可以实现碳纤维拉伸强度和拉伸模量兼顾。
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