一、碳纖維是什么材料

纖維材料是纖維狀物質(zhì)通過(guò)紡織加工工藝形成的結(jié)構(gòu)化材料，可以制作纖維材料的材質(zhì)眾多，如常見(jiàn)的玻璃纖維、石棉纖維、聚酯纖維等，碳纖維也是纖維材料的一種。

碳纖維是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量在90%以上，是一種高強(qiáng)度、高模量纖維，用腈綸和粘膠纖維做原料，經(jīng)高溫氧化碳化而成。和其他纖維材料相比，碳纖維的密度小，因此比強(qiáng)度和比模量高，具有耐高溫、抗摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性。

二、碳纖維是怎么制造出來(lái)的

碳纖維主要由碳組成，不過(guò)它并不是直接用碳或石墨來(lái)制取的，而是采用一些含碳的有機(jī)纖維原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維，具體的制作過(guò)程是：

1、選取有機(jī)纖維

被選用來(lái)制備碳纖維的有機(jī)纖維主要包括：聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維等，其中應(yīng)用較普遍的是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。選用不同的有機(jī)纖維作為原料，對(duì)具體的工藝參數(shù)會(huì)有不同的要求，制備出來(lái)的碳纖維的性能也會(huì)有一定的差異。

2、纖維紡絲

以聚丙烯腈碳纖維為例，聚丙烯腈以水溶劑制得15%的紡絲液，水溶劑一般為硫氰酸鈉或硝酸、二甲基亞砜等，經(jīng)過(guò)濕法紡絲或者干噴紡絲等紡絲工藝既可制得原絲；制得的原絲于緯織機(jī)中織成布，然后送預(yù)氧化處理器進(jìn)行預(yù)氧化處理。

3、預(yù)氧化處理

預(yù)氧化處理分兩段進(jìn)行，聚丙烯腈纖維布先在催化劑存在于200~220℃及張力狀態(tài)條件下用空氣（或氧化）進(jìn)行氧化處理10~30min，并在220~330℃及張力狀態(tài)條件下繼續(xù)氧化處理30~100min，使纖維的顏色逐漸由白變黃，最后變成銅褐色。預(yù)氧化處理中產(chǎn)生的廢氣由處理裝置中排出，處理的纖維送炭化處理器進(jìn)行炭化處理。

4、炭化處理

炭化過(guò)程在純氮?dú)饬鳎ɑ蛘婵眨┍Ｗo(hù)下進(jìn)行，經(jīng)過(guò)低溫炭化（300~1000℃）和高溫炭化（1000~1800℃）轉(zhuǎn)化成具有亂層結(jié)構(gòu)的碳纖維。炭化過(guò)程中產(chǎn)生的氮?dú)浞纸鈿怏w及炭化分解氣體先后由炭化處理裝置中排出。

經(jīng)過(guò)以上步驟，碳纖維就制作出來(lái)了，如果需要制作成石墨纖維，可以將碳纖維送石墨處理器中進(jìn)行處理。