碳纖維具有一些優(yōu)質(zhì)的特性，也使得碳纖維能夠在一些新興領(lǐng)域得到應(yīng)用，比如在碳纖維的自行車應(yīng)用中，就是利用了碳纖維不會進行形變的物理特性，降低了車的重量，也增加了車的耐用性。

碳纖維到底是什么材料

碳纖維的起源最早可追溯至1860年，英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲時發(fā)明了碳纖維并獲得了專利。碳纖維真正迎來研究應(yīng)用“井噴”階段，還是20世紀50年代之后的事。1958年，美國研究人員首次發(fā)現(xiàn)了高性能碳纖維，日本和英國研究人員緊隨其后，對碳纖維的性能進行改進升級。到20世紀70年代，碳纖維材料開始在戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)件上嶄露頭角，F(xiàn)-15、B-1、F-16以及F-18等戰(zhàn)斗機上都能看到碳纖維材料的身影。除美國空軍的F-22和F-35戰(zhàn)斗機大量采用碳纖維復(fù)合材料外，X-47B、“全球鷹”等裝備更是借助碳纖維材料，實現(xiàn)了有效載荷、續(xù)航能力和生存能力的大幅度提升。

目前，碳纖維復(fù)合材料的特性還存在著巨大的提升空間。在碳纖維材料重點研究的樹脂領(lǐng)域，碳纖維的應(yīng)用將進一步提升武器裝備各部件的使用壽命，并將顯著改善武器裝備抗沖擊韌性、耐疲勞損傷性、工藝性和耐濕熱性。美國國家航空航天局和美國空軍研究實驗室實現(xiàn)的3D打印，更將進一步提升加工大尺寸、復(fù)雜零部件的可靠性。

碳纖維的制備

碳纖維一種極強而薄的纖維，由排列成蜂窩狀的碳晶體制成，由長而鏈狀的純碳分子組成，由人造纖維(如人造絲)在沒有氧氣的情況下炭化而成。碳纖維用于飛機、汽車、建筑結(jié)構(gòu)以及其他需要耐高應(yīng)力的輕材料應(yīng)用中的高強度復(fù)合材料。這些晶體組織成長而扁平的帶狀，用來生產(chǎn)碳纖維。我們稱之為前驅(qū)。前體-聚丙烯腈(PAN)是制造90%碳纖維的原料。剩下的10%由人造絲或石油瀝青制成。所有這些材料都是有機聚合物，其特點是由碳原子結(jié)合在一起的長串分子。制備的每個前體的確切成分因公司而異，通常被視為商業(yè)秘密。

在制造過程中，使用了各種氣體和液體。材料的設(shè)計準備與纖維反應(yīng)，以達到特定的計劃效果。其他材料的設(shè)計不反應(yīng)或防止與纖維發(fā)生某些反應(yīng)。與前體一樣，許多這些工藝材料的確切成分是專有的。制造碳纖維的過程是部分化學(xué)和部分機械的結(jié)合。前體被拉成長絲、絲帶或纖維，然后在封閉條件下加熱到很高的溫度，而不讓它接觸氧氣。沒有氧氣，纖維就不能燃燒。相反，高溫使纖維中的原子劇烈振動，直到大部分非碳原子被排出。這一過程被稱為碳化，留下一條由長而緊密連鎖的碳原子鏈組成的纖維，只剩下幾個非碳原子。盡管碳纖維制造公司有自己的商業(yè)秘密，我們也希望鼓勵人們更廣泛地了解碳纖維是作為商業(yè)用途的理想材料。

碳纖維運用于汽車的幾大優(yōu)勢

碳纖維用在汽車框架，座椅，機艙蓋，傳動軸，后視鏡等車身上，汽車用碳纖維有幾大優(yōu)勢：

輕量化：目前很火的電動汽車，由于受限于電池技術(shù)續(xù)航里程短成為制約其發(fā)展的瓶頸，就只能從車身結(jié)構(gòu)和材料替換上解決。碳纖維復(fù)合材料重量比鋼輕1/2,比鋁輕1/3，最直接的影響是續(xù)航里程長，更加的節(jié)能。

舒適性：碳纖維的柔軟拉伸性能，對整車的噪音振動控制有很好的提升，會大幅提升汽車的舒適性。

可靠性：碳纖維具有更高的疲勞強度，碰撞吸能性好，在減輕車輛重量的同時還能保住強度和安全性，降低了輕量化后帶來的安全風(fēng)險系數(shù)。

提高壽命：汽車上一些配件要求耐腐蝕，要經(jīng)過高溫，低寒，煙霧的考驗，普通金屬件不能保證不同環(huán)境下的使用壽命。碳纖維不存在腐蝕和生銹問題，就增強了汽車部件的使用壽命。

憑借碳纖維廣泛的應(yīng)用范圍，碳纖維在之后的市場需求能夠達到不斷增加的狀態(tài)，但是鑒于現(xiàn)在國內(nèi)的碳纖維大多數(shù)依賴進口的局面，國內(nèi)的企業(yè)還需加強對碳纖維的研究力度，進而提升之后國內(nèi)碳纖維的競爭力。