碳纤维产品广泛分布在我们的生活中。碳纤维是我们制作许多日常用品的好材料。那么，什么是碳纤维呢？它有什么特点？它与其他常见材料相比有什么优势？其实碳纤维有很多种。那么，碳纤维有哪些分类，不同分类的优势和特点是什么？边肖现在将为你一一介绍，希望能帮助你了解碳纤维。
什么是碳纤维？
碳纤维是一种高强度、高模量的新型纤维材料，其含碳量高达95%以上。它是由有机纤维如片状石墨微晶沿纤维轴向堆积并碳化和石墨化而成的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”。其重量比铝轻，但强度比钢高，具有耐腐蚀、高模量的特点。它是国防、军事工业和民用的重要材料。它既具有碳材料的固有特性，又具有纺织纤维的柔软性和可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优异的性能，如高轴向强度和模量、低密度、高比性能、不蠕变、在非氧化环境中耐高温、良好的抗疲劳性、低热膨胀系数和各向异性、非金属和金属之间的低比热和热导率、良好的耐腐蚀性和良好的X射线透过率。良好的导电性和导热性、良好的电磁屏蔽等。
与传统的玻璃纤维相比，碳纤维的杨氏模量是三倍以上；与凯芙拉纤维相比，其杨氏模量约为凯芙拉纤维的两倍，不溶于有机溶剂、酸和碱，因此具有突出的耐腐蚀性能。
碳纤维有哪些分类？
碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、由1K碳纤维制成的管沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维和气相生长碳纤维。按性能可分为通用碳纤维、高强度碳纤维、中强度碳纤维、高模碳纤维和超高模碳纤维。按状态分为长丝、短纤维和短纤维。
按力学性能可分为通用型和高性能型。通用碳纤维具有1000 MPa的强度和大约100 GPA的模量。高性能碳纤维可分为高强度型(强度2000 MPa，模量250G MPa)和高模型(模量300G MPa以上)。强度大于4000 MPa也叫超高强度型；模量大于450G的称为超高模型。
随着航天、航空空行业的发展，出现了高强度高伸长率的碳纤维，其伸长率在2%以上。聚丙烯腈基碳纤维中用量最大的是聚丙烯腈。
市场上90%以上的碳纤维主要是聚丙烯腈基碳纤维。
因为碳纤维神秘的面纱还没有完全揭开，所以人们还不能直接用碳或者石墨来制造。他们只能使用一些含碳有机纤维(如尼龙、腈纶、人造丝等。)作为原料，并将有机纤维与塑料树脂结合以碳化它们。
聚丙烯腈基碳纤维
聚丙烯腈基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。首先，聚丙烯腈纤维或称为“前体”的前体通过丙烯腈聚合和纺丝等一系列过程进行加工。将这些原丝放入氧化炉中在200-300℃下氧化，在碳化器中在1000-2000℃下碳化制成碳纤维。
沥青基碳纤维
美国发明了含碱性金属中间相的沥青，用于纺织沥青基碳纤维。前驱体稳定化和碳化后，碳纤维的拉伸强度为3.5G Pa，模量为252G Pa。法国开发出耐热高导电的中间相沥青基碳纤维；波兰开发了一种用金属涂覆碳纤维的新方法。例如，用混合法制造涂有铜的沥青基碳纤维。首先将铜盐和各向同性煤沥青混合均匀，离心纺丝，在空气体中稳定，在高温氢气中处理，得到含铜合金的碳纤维。沥青基碳纤维在世界上的产能较小，我国沥青基碳纤维的研发较早，但在开发、生产和应用方面与国外相比差距较大。[18-19]
根据产品规格的不同，碳纤维分为航空级和工业级，也称小丝束和大丝束。一般48K以上的碳纤维称为大丝束碳纤维，包括360K和480K。航空级碳纤维一开始主要是3K，逐渐发展到12K和24K。主要用于国防、军工和高科技，以及运动休闲产品，如飞机、导弹、火箭、卫星、鱼竿、球杆、球拍等。工业碳纤维应用于不同的民用行业，包括纺织、医疗卫生、机电、土木建筑、交通运输、能源等。
以上，边肖给大家详细介绍了什么是碳纤维，并和普通材料进行了对比，让大家更好的了解碳纤维的材料特性和优点，这是它用途广泛的一大原因。边肖还介绍了几种不同类型的碳纤维及其相应的特性。碳纤维产品广泛应用于我们的日常生活中，其产品仍然值得消费者购买。希望边肖的介绍能帮助到大家。
