碳纖維是一種聚合物，也稱為石墨纖維,因為它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，所以它非常堅固，同時又非常輕巧。碳纖維相比鋼，不僅強(qiáng)度是鋼的五倍，剛性更是鋼的兩倍，而且比鋼輕得多。使其成為許多零件的理想制造材料。這些只是碳纖維在制造中受到工程師和設(shè)計師青睞的幾個原因。

碳纖維比人類的頭發(fā)細(xì)，當(dāng)像紗線一樣纏繞在一起時，碳纖維就可以增強(qiáng)強(qiáng)度。所以可以將其編織在一起以形成布料，如果需要采用永久性形狀，只需要再將碳纖維鋪在模具上，然后涂上樹脂或塑料的簡單加工就完成了。

因為碳纖維剛性高，抗拉強(qiáng)度高，重量強(qiáng)度比低，高耐化學(xué)性，耐高溫，熱膨脹率低，因此，碳纖維在航空航天，汽車，軍事和娛樂應(yīng)用等許多行業(yè)中非常受歡迎。

碳纖維簡史：

碳纖維的歷史可以追溯到1879年，英國人斯旺最早用碳絲制造電燈泡的燈絲，后來托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）在高溫下烘烤棉線或竹子銀，然后將其碳化成全碳纖維長絲，做出了實用的白熾燈碳燈絲。不過由于1910年庫里奇發(fā)明了拉制鎢絲的方法，燈絲全面改用鎢絲，早期的碳纖維研究被打入冷宮。到1958年，在俄亥俄州克利夫蘭郊外發(fā)明了高性能碳纖維。盡管這些纖維效率低下，但它們包含約20％的碳，并且強(qiáng)度和剛度特性低。1963年，在英國的一個研究中心開發(fā)了一種新的制造工藝，在那里，碳纖維的強(qiáng)度潛力得以實現(xiàn)。20世紀(jì)50年代以后，為了解決導(dǎo)彈噴管和彈頭耐高溫和耐腐蝕等問題，美國研制出粘膠基碳纖維。雖然它已發(fā)展頗久，在民用領(lǐng)域的技術(shù)卻還不成熟。真正高強(qiáng)度的碳纖維制造成本居高不下，導(dǎo)致推廣起來也極其不易。

碳纖維制造工藝概述：

碳纖維由部分化學(xué)和部分機(jī)械的過程制成。首先，將長束纖維拉長，然后將其加熱到很高的溫度，同時不允許與氧氣接觸，以防止纖維燃燒。這是發(fā)生碳化的時間，即纖維內(nèi)部的原子劇烈振動，從而排出了大部分非碳原子。這樣就留下了由長且緊密互鎖的碳原子鏈組成的纖維，僅剩下少量非碳原子。

由聚丙烯腈形成碳纖維的典型步驟包括紡絲，穩(wěn)定化，碳化，處理表面和上漿。

碳纖維可以做什么？

因為碳纖維是許多材料的輕質(zhì)替代品，所以，碳纖維幾乎能替代所有的制品，比如自行車車架，飛機(jī)機(jī)翼，汽車傳動軸，管道，貨柜，螺旋槳葉片，汽車零件，運動器材等。

碳纖維目前在汽車制造上有著顯著的效果，碳纖維復(fù)合材料可以將乘用車重量減少50％，這將使燃油效率提高近35％，而不會影響汽車的性能或乘員的安全性。這是車輛制造歷史上的又一個里程碑。