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碳纤维增强陶瓷基复合材料

陶瓷具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性和化学稳定性，广泛应用于工业和民用产品。它的弱点是对裂纹、气孔和夹杂物等细微缺陷很敏感。

而碳纤维增强陶瓷基复合材料（CMC-Cf）在克服陶瓷材料脆性的同时，发挥了其比强度高、耐高温性能优异等优点，同时碳纤维作为增强相，实现了复合材料的轻量化并具有优良的力学性能、抗磨损性能和热传导性能，成为高温结构材料的研究热点。目前，CMC-Cf的基体主要有碳、碳化硅、微晶玻璃以及多元多层复合材料等。然而CMC-Cf在温度高于400℃时，一旦与氧化介质接触，碳纤维将被氧化，性能迅速下降，影响材料的整体性能和使用寿命。另一方面．CFRP具有高的阻尼特性，可使击球时间延长,球被击得更远。

远比聚腈便宜，在理论上这些差别将使沥青基碳纤维的成本比聚腈基碳纤维低。然而要制得碳纤维，原料沥青中的杂质等必须完全脱除，沥青转化为中间相沥青，这使得沥青基碳纤维的成本大大增加。实际上沥青基碳纤维的成本反而比聚腈基碳纤维高。故目前于只追求性能而不计成本的数如宇航部门使用。而在球拍、滑雪板、帆板桅杆、航海船体、垒球及棒球球棒产品中同样也可以看到碳纤维的身影。

聚腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳

化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。在生产聚腈(PAN)基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚腈纤维首先要通过聚合和纺纱，然后将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维，历经近40年的漫长历程。

碳纤维发展简史：

1860年，斯旺制作碳丝灯泡

1878年，斯旺以棉纱试制碳丝

1879年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝（持续照明45小时）

1882年，碳丝电灯实用化

1911年，钨丝电灯实用化

1950年，美国Ｗright--Patterson基地开始研制黏胶基碳纤维

1959年，美国ＵＣＣ公司生产低模量黏胶基碳纤维“Ｔhornel—25”，日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了ＰＡＮ基碳纤维

1962年，日本碳公司开始生产低模量ＰＡＮ基碳纤维（０.５吨/月）