碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)和石墨纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)都(dou)是機(ji)械功(gong)能(neng)很好的(de)(de)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)。石墨纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)的(de)(de)抗(kang)拉(la)強(qiang)度大約是玻(bo)璃(li)(li)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)的(de)(de)2倍,而耐熱性更是遠遠超(chao)越玻(bo)璃(li)(li)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)。用石墨紗織成的(de)(de)布加熱到25001C,也還具有很好的(de)(de)機(ji)械強(qiang)度,玻(bo)璃(li)(li)鋼制品所以用它作增強(qiang)資(zi)料(liao)(liao),能(neng)夠制出功(gong)能(neng)全面的(de)(de)耐高溫(wen)、耐燒(shao)蝕增強(qiang)塑料(liao)(liao)。
早在十(shi)九世紀就有人制成了(le)碳纖維(wei)(wei)。世界上第一只電燈的發光絲(si)就是(shi)碳纖維(wei)(wei)。稍后(hou),有人(ren)把棉花碳(tan)(tan)化(hua)制(zhi)成了碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei),但(dan)是功能(neng)欠安,沒有引起人(ren)們(men)重視。直(zhi)到1958年才有人(ren)提出用(yong)人(ren)造絲(si)進(jin)行碳(tan)(tan)化(hua)處理來制(zhi)作(zuo)(zuo)碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)。兩年以后(hou),日(ri)本人(ren)進(jin)藤(teng)昭(zhao)男等對于用(yong)聚(ju)丙烯臘纖維(wei)(wei)為(wei)原料制(zhi)作(zuo)(zuo)碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)的(de)技(ji)能(neng)作(zuo)(zuo)了嚴(yan)重改(gai)進(jin),這種辦法總(zong)算成為(wei)目前(qian)工業化(hua)生產碳(tan)(tan)纖維(wei)(wei)的(de)主要辦法。
他們提出的(de)(de)(de)辦(ban)法是這樣的(de)(de)(de):先把(ba)聚丙(bing)烯(xi)睛(jing)纖(xian)維(wei)(wei)在(zai)拉伸的(de)(de)(de)情況下(xia),在(zai)空氣(qi)中(zhong)(zhong)加熱到200-300℃進(jin)行預(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。然后在(zai)惰(duo)性氣(qi)流的(de)(de)(de)保(bao)護下(xia),把(ba)預(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過的(de)(de)(de)纖(xian)維(wei)(wei)加熱到1000℃進(jin)行碳(tan)化(hua)(hua)(hua)分化(hua)(hua)(hua),纖(xian)維(wei)(wei)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氫、氮和(he)氧(yang)等成分都變成氣(qi)體(ti)脫離纖(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)分子鏈(lian),最終剩下(xia)擺(bai)放(fang)(fang)得相似(si)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)結(jie)構的(de)(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)。在(zai)制作(zuo)(zuo)進(jin)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)預(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)步(bu)驟(zou)就叫(jiao)做石(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)。由于(yu)進(jin)行了(le)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)操作(zuo)(zuo),碳(tan)原(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)擺(bai)放(fang)(fang)就更挨近于(yu)石(shi)墨(mo)(mo)(mo),而且也(ye)能(neng)夠減少碳(tan)化(hua)(hua)(hua)進(jin)程中(zhong)(zhong)碳(tan)原(yuan)(yuan)子鏈(lian)的(de)(de)(de)開裂。通過預(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)和(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理,合(he)成纖(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de)分子鏈(lian)怎(zen)么會轉變成具有(you)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)結(jie)構的(de)(de)(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)(de),這個問題目前還沒(mei)有(you)徹(che)底搞清楚,不過下(xia)面這種解釋是有(you)必定根(gen)據(ju)的(de)(de)(de):本來是彎曲(qu)的(de)聚丙烯睛分子鏈(lian),在拉(la)(la)伸的(de)情況下,沿拉(la)(la)伸的(de)方向舒(shu)展開來,成(cheng)了一條條挨近平(ping)行的(de)曲(qu)折分子鏈(lian)。在高溫下,一根(gen)或(huo)相鄰的(de)兩(liang)根(gen)分子鏈連結成環,同時把碳原子以(yi)外的(de)其他原子除去,成為由(you)六角形碳環組成的(de)纖維。能(neng)夠用 95頁的(de)化學符(fu)號表示這種進(jin)程。
翩纖維(wei)也是在六(liu)十年代里(li)出現的(de)(de)一種(zhong)(zhong)功能反常杰出的(de)(de)新式增強資料(liao),.4是一種(zhong)(zhong)非金屬,一般為棕色粉末(mo)或(huo)灰(hui)色有光澤的(de)(de)晶體。它也是一種(zhong)(zhong)非常堅固的(de)(de)物(wu)質,其硬度幾(ji)乎和金剛(gang)石差不多。1959年美國人塔里(li)首先提(ti)出了(le)用化學(xue)沉積法制作硼纖維(wei)的(de)(de)建議,隨即得到了(le)美國空(kong)軍資料(liao)實驗室的(de)(de)大力(li)支持。通過幾(ji)年的(de)(de)研發,翻纖維(wei)總算迅速地發展(zhan)成一種(zhong)(zhong)最(zui)引人注目的(de)(de)高(gao)強度,高(gao)剛(gang)性(xing)的(de)(de)增強資料(liao)。