新型纺织材料及应用Microsoft Word 文档.doc

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1、PAN基碳纤维所谓碳纤维是指碳的重量含量含量占90%以上的纤维状碳材料，是利用各种有机纤维在惰性气体中，高温状态下碳化而制的。PAN基碳纤维是对PAN纤维进行热处理时，可以形成一种热稳定性好的，高度取向的分子结构。这种热稳定性结构在进行碳化处理时也不会受到严重破坏，制得力学性能良好的碳纤维。碳纤维具有高比强度、高比模量、低密度、低膨胀、耐高温、耐烧蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、导热等一系列优异性能。常作为先进结构复合材料最重要的增强材料。理想石墨晶体的点阵结构属于六方晶系，它是由碳原子组成六角环网状结构的多层叠合体，在

2、六角环中，碳原子以sp，杂化的形势存在，sp2杂化是有1个2s电子和2个2P电子进行杂化，构成3个等价的ƃ强键，键长为0.142nm，平均键能为627kJ/mol，键角互为1200，且在同一平面内；剩下的一个纯2P轨道垂直于3个。键所在平面，构成π键；各碳原子的二键彼此平行而重叠，形成一个大键；电子上的非定域电子可自由地平行于层面运动，赋予其导电性能。石墨中的碳原子仅与其它三个碳原子结合，是由sp2轨道杂化而成的一种三角晶系，这是一种平面的层状结构。图1石墨结构在碳纤维的发展过程中，许多研究者都曾提出过不同的模型。

3、这些模型虽然不尽相同。但在碳纤维的基本结构特征上己取得了许多一致的意见，公认碳纤维是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成。微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺前关。虽然层平面都是由六稠芳环组成，但是和石墨的紧密堆积相比，在碳纤维中，这样的二维面是不完整的。具有不规则的外形，层与层之间碳原子没有规则的固定位置，缺乏三维有序，且层间距比石墨晶体大。层面内包含有空洞，原子位错等缺陷。图石墨的紧密堆积图碳纤维的乱层石墨结构在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳

4、纤维的二级结构单元。碳纤维的形成是一个由高分子聚合物纤维到无机纤维的转变过程。初生的的原始纤维中富含碳、氢、氧、氮四种元素，在转变过程中，氢、氧、氮元素逐渐脱除，而碳元素逐渐富集，最终碳元素的含量达到90%以上。拉曼光谱是研究碳材料的重要手段之一。它的分析是基于光源激光束照射到试样时发生散射现象，即产生与入射光频率不同的散射光谱。近年来，随着制备技术的进步、生产规模的扩大以及生产成本不断降低，在医疗器械、交通运输、体育用品及休闲娱乐等民用工业领域的应用也在逐步扩大。