碳是地球上非常豐富的元素之一，地球上碳的豐度列第14 位，90%的碳以碳酸鈣的形式存在。同時碳是地球生命的基礎(chǔ)，存在于所有動植物中，它們腐化、分化，形成了含碳物質(zhì)，如天然氣、石油、泥碳、煤等。地球上天然單質(zhì)碳，也按碳的不同同素異性的晶胞特征，存在于金剛石、石墨、無煙煤中。而天然優(yōu)質(zhì)的金剛石、石墨礦非常稀少，大量的碳制品是人工合成的。

石墨晶體具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，呈六方鱗片狀和板狀，鋼灰色至黑色不透明半金屬光澤，質(zhì)軟、易污，化學性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不與酸堿反應，常用做電極、潤滑液等。金剛石是碳元素在高溫、高壓條件下形成的同素異形體，為面心立方體結(jié)構(gòu)，是天然存在狀態(tài)中非常硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10。

純凈的金剛石無色透明，光折射率高，它因含有雜質(zhì)呈黃、藍、紅、褐、黑等色，其化學性質(zhì)極穩(wěn)定，室溫下不與酸堿反應，導電，導熱，熱脹系數(shù)小，常用于機械切削、研磨、地質(zhì)鉆探等行業(yè)。

而碳纖維為人造纖維狀碳元素材料，單絲直徑5~10μm，為亂層狀石墨結(jié)構(gòu)，是不完全的石墨結(jié)晶呈纖維軸向排列的物質(zhì)。碳的石墨纖維層面主要是以碳原子共價鍵相結(jié)合。，而層與層之間是以范德華力相連接，因此它是各向異性材料。它密度小，耐高溫，耐摩擦，耐輻射，熱脹系數(shù)低，導電，導熱，柔軟，高抗拉強度，高彈性模量。通常將含碳的有機物纖維絲作為前驅(qū)體，用高溫熱氧穩(wěn)定化、碳化、石墨化三個步驟來制備，主要用作樹脂、金屬、陶瓷的增強復合材料，其中碳纖維增強樹脂(CFRP)的應用很廣。

碳（石墨）纖維的質(zhì)量、品種和成本80％取決于纖維前驅(qū)體（即所謂“基體”）的機械性能，通過40年的相互競爭發(fā)展到現(xiàn)在，無論從產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量和應用領(lǐng)域，聚腈基碳（石墨）纖維(PAN)都占優(yōu)勢，瀝青基纖維獲得了飛速發(fā)展并拓寬了應用，粘膠基纖維逐步縮小。

本文標題：什么是碳纖維
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