我們通常說的碳纖維其實指的是碳纖維復(fù)合材料，碳纖維本身比頭發(fā)絲還細(xì)，是由碳纖維原絲組成，我們?nèi)庋凼呛茈y分辨，那碳纖維是從有機(jī)聚合物中提取出來的產(chǎn)品，所以根據(jù)提取物不同也有很多分類。碳纖維跟樹脂融合的產(chǎn)品叫做碳纖維復(fù)合材料，通過這種復(fù)合材料生產(chǎn)的制品備受歡迎，很多高科技領(lǐng)域都紛紛用其取締傳統(tǒng)的金屬或者特種塑料材質(zhì)的產(chǎn)品。那本文就跟著智上新材的小編來看看碳纖維制作流程以及碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢和缺點。

（碳纖維絲束）

　　碳纖維的制造工藝

　　碳纖維需要經(jīng)過一定技術(shù)的加工才能獲得，那其基本的流程就是先把碳纖維的前體拉成長條或者纖維狀，然后經(jīng)過高溫以及惰性氣體下實現(xiàn)碳化，把前體材料里面不是碳原子的物質(zhì)排出，得到緊密編織的碳原子鏈，就可以獲得碳絲，這里面主要是五個步驟，如下。

　　紡絲—將前體與其他材料混合，然后紡成纖維。然后將這些纖維洗滌并拉伸。

　　穩(wěn)定化-碳纖維在碳化之前必須進(jìn)行化學(xué)改變，以通過將其線性原子鍵更改為梯形鍵來使其具有更高的熱穩(wěn)定性。將纖維在空氣中加熱到200-300°C大約30分鐘到2小時。這種加熱過程迫使碳原子從空氣中吸收氧原子，并將分子重新排列成更熱穩(wěn)定的鍵合模式。必須仔細(xì)控制此放熱過程，以防止纖維過熱。有多種用于穩(wěn)定碳纖維的方法。

　　碳化-纖維熱穩(wěn)定后，將其在無氧的情況下加熱至1,000-3,000°C保持幾分鐘。氧氣的缺乏阻止了纖維在如此高的熱量下燃燒。在此過程中，重要的是保持爐內(nèi)的氣壓高于爐外的氣壓，并保持纖維的入口和出口密封，以防止氧氣進(jìn)入爐內(nèi)。在此高溫下，纖維排出其非碳原子，而其余的碳原子形成緊密結(jié)合的碳晶體。這些碳晶體平行于碳纖維的長軸排列。

　　表面處理-碳化過程使纖維具有光滑的表面，該表面不能與用于制造復(fù)合產(chǎn)品的環(huán)氧樹脂和其他材料很好地粘合。因此，表面被輕微氧化。氧化使表面具有更好的化學(xué)鍵合特性，同時還蝕刻了表面以使化學(xué)物質(zhì)更好地粘附于表面。有時將纖維浸入二氧化碳，空氣或臭氧等氣體中，或?qū)⑵浣胂跛峄虼温人徕c等液體中進(jìn)行氧化。其他時候，通過將帶正電的纖維浸入導(dǎo)電材料的浴中，通過電解來實現(xiàn)氧化。無論采用哪種表面處理方法，至關(guān)重要的是必須在專家的仔細(xì)監(jiān)督下進(jìn)行操作，以防止引入可能導(dǎo)致材料故障的表面缺陷。

　　上漿—一旦氧化，就將纖維包起來，以防止在纏繞到線軸上或機(jī)織成織物時損壞。涂覆過程被稱為上漿，并且上漿材料經(jīng)過仔細(xì)選擇以與用于形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的粘合劑相容。涂層材料可能包括聚酯，尼龍，氨基甲酸酯或環(huán)氧樹脂。

　　這樣就能夠獲得碳纖維絲束，具有非常高的性能優(yōu)勢，這也是后續(xù)加工生產(chǎn)成為碳纖維復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，通過環(huán)氧樹脂把每一根碳纖維絲束鏈接起來，具有了非常好的各向異力，從而生產(chǎn)出質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫的碳纖維產(chǎn)品。

　　那碳纖維復(fù)合材料因為絲束不同，也有不同的種類，但是其根本的產(chǎn)品性能優(yōu)勢還是很明顯，碳纖維復(fù)合材料的密度大概是在1.6g/cm3。這相比較傳統(tǒng)的金屬材料，比如鋼材的7.8g/cm3來說，能夠非常好的實現(xiàn)輕量化的特點，這也是重點行業(yè)領(lǐng)域輕量化時紛紛選擇碳纖維的重要原因。

　　那碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝比較繁瑣，包括后續(xù)的制品生產(chǎn)，需要大力的人力勞動成本，所以碳纖維制品的價格會偏高，那也希望在智上新材的努力下，我們能夠使得碳纖維更平民化，讓我們生活中都能用到這么高性能的產(chǎn)品。