碳纤维的应用

碳纤维的应用

　　碳纤维是含碳量高于90%的纤维的总称，因含碳量高而得名。碳纤维既具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热、耐热冲击，耐化学腐蚀和导电等，又有纤维的可绕性和优异的力学性能。特别是它的比强度和比模量高，在绝氧条件下，可耐2000℃的高温，是一种重要的工业用纤维材料，适用于作增强复合材料、烧蚀材料和绝热材料。它是20世纪60年代初发展起来的一种新型材料，现已成为现代社会不可缺少的一种新颖材料。

　　休闲产品中，最早应用PAN碳纤维的是钓鱼竿。现在世界上碳纤维钓鱼竿的年生产量为1200万根左右，相当于碳纤维用量约1200吨。碳纤维在高尔夫球杆的应用是于1972年开始的，现在世界上碳纤维高尔夫球杆的年生产量约4000万根左右，相当于2000吨碳纤维的用量。网球拍的应用是从1974年开始的，目前世界上年生产碳纤维球拍约450万个，需碳纤维用量约500吨。在其他方面，碳纤维还广泛应用于滑雪板、雪船、滑雪杆、棒球棒、公路赛以及船舶类体育用品。

　　人们认识到了碳纤维轻量化、耐疲劳性和耐腐蚀性等性能，因而开始广泛应用于航空航天行业。在宇航领域，由于高模量碳纤维的轻量性（刚性）、尺寸稳定性的导热性，早已应用于人造卫星等方面，近年来已开始应用于铱星等通信卫星。

　　造型复合物主要是以短纤维的形式混入用于热塑性树脂中，由于具有补强、抗静电、电磁波屏蔽效果，可广泛应用于家用电器、办公室机器、半导体及其相关领域。

　　压力容器主要用在压缩（CHG）罐和消防员用的空气呼吸器，包括用CF长丝缠绕所生产的所有罐类。其他燃料容器，如CNG罐，若采用以往的金属制造是很重的，为了使其运行距离加长，必须轻量化。因此，采用金属加上纤维缠绕或塑料衬里的全复合材料容器正进行实用化生产应用。空气呼吸器是去年在美国受到DOT认定的CF制品，今后其市场需求将急剧增长。

　　近几年在土木建筑领域，靠碳纤维进行抗震补修和补强的施工法，在日本得到划时代的普及。以阪神大震灾为开端的抗震补强，以及伴随着与施工时相比，因交通量和积载量等大幅度增加而造成的劣化所进行的道路桥梁等补强，都开始渗透碳纤维片材的施工法。这种施工法是将单向排列的碳纤维片材或织物状材料，用常温固化型的环氧树脂贴服于结构物表面而进行的补修与补强。公路桥的地面、横梁、建筑物和梁、构架以及烟筒等的弯曲补强中，碳纤维的模量变得格外重要。

　　除前文所述日本东丽在汽车领域中的大幅研制与应用外，近年来以欧洲为中心，在渡轮、大型快艇和其他舟艇类方面，碳纤维的市场需求量正在增长。

　　在能源及相关领域，包括风力发电机叶片、燃料电池电极、飞轮等用途，碳纤维的成长趋势更是强劲。虽然风力发电用途目前尚待进一步推广，但这些应用领域都能充分发挥碳纤维的特长。

　　碳纤维的应用，除涉及到以往X射线医疗器械、电子器械等相关领域（除浓缩铀的旋转筒外）、各种机械部件、电器部件、伞类骨架、头盔等与生活相关的用品，以及卡车的构架、车辆的结构体、冷冻箱、家用电梯等新项目。