碳纤维复合材料以聚丙烯腈基碳纤维加树脂基基体为主，性能优势好
思瀚产业研究院    2024-10-18

碳纤维（Carbon Fiber）是一种丝状碳素材料，由聚丙烯腈（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在 1000 摄氏度以上高温的惰性气体下碳化（其结果是去除碳以外绝大多数元素）制成，直径 5-10 微米，是一种含碳量高达 90%以上的无机高分子纤维。

碳纤维力学性能优异，比重不到钢的 1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在 3500MPa 以上，是钢的 7-9 倍，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维，并具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热及湿膨胀系数低、X 光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽效应等特点，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等领域。

碳纤维可以按照原丝类型、制造方法、性能等不同维度进行分类。按原丝类型，碳纤维可以分类为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中，聚丙烯腈基碳纤维具有成品品质优异、工艺简单、产品力学性能优秀等优势，自 20 世纪 60 年代问世以来，迅速占据主流地位，占碳纤维总量的 90%以上。目前碳纤维一般指 PAN 基碳纤维

按纤维数量可以将碳纤维分为小丝束和大丝束，按力学性能可以将聚丙烯腈基碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类。小丝束碳纤维初期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展为 12K 和 24K，主要应用于国防军工等高科技领域，以及体育休闲用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等。

大丝束碳纤维通常指 48K 以上碳纤维，包括 48K、60K、80K 等，主要应用于工业领域，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。

碳纤维复合材料由基体材料和碳纤维增强材料复合而成，通过基体材料和碳纤维在性能上互相取长补短，产生协同效应，碳纤维复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。碳纤维复合材料具有重量轻、力学性能好、结构设计灵活、性能可调控、来源广、成本低等特点，在国防军事的发展中有着重要地位，已广泛应用于各类飞机、无人机、导弹、运载火箭、卫星中。

碳纤维复合材料中，基体材料以树脂基为主，市场份额占比 90%以上。基体材料分为金属和非金属两大类，金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。目前，碳纤维复合材料以树脂基复合材料（CFRP）为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。

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