碳化纤维，[材] 碳素纤维
The wings are made of a polythene film stretched over a carbon fiber frame.
机翼是由铺在碳纤维框架上的聚乙烯薄膜制成的。
Make more of the parts out of carbon fiber.
使用更多的碳素纤维零件。
The body is fiberglass and carbon fiber.
车身材料为玻璃纤维和碳纤维。
The car made up of plastic and carbon fiber body parts.
车身是由塑料和碳素纤维制成。
From steel and aluminum to exotic alloys and carbon fiber.
从铁和铝到合金和碳纤维。
碳纤维（Carbon Fiber）是一种高性能材料，由含碳量超过90%的有机纤维（如聚丙烯腈、沥青或粘胶纤维）经高温碳化和石墨化处理制成。其核心结构是由石墨微晶沿纤维轴向排列而成的纤细丝状物，直径约5-10微米，兼具轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等特性。
物理性能
碳纤维的密度仅为1.7-2.0 g/cm³（约为钢的1/4），拉伸强度可达3-7 GPa，弹性模量约200-900 GPa。其强度源于石墨晶体层内碳原子的sp²杂化键合，形成高度定向的六边形网状结构。这种结构赋予材料极高的轴向承载能力，同时保持极低重量。
化学稳定性
在惰性环境中可耐受2000℃以上高温，且对酸、碱及有机溶剂具有优异耐腐蚀性。其化学惰性主要归因于碳原子的稳定共价键结构，仅在高氧化条件下（如浓硝酸）可能发生表面氧化。
原丝制备
聚丙烯腈（PAN）原丝经预氧化（200-300℃空气中环化）形成梯形聚合物，再在惰性气氛中经1000-1500℃碳化去除非碳元素，最终于2500-3000℃石墨化提升结晶度。该工艺控制微晶取向是获得高模量纤维的核心。
表面处理
通过电化学氧化或等离子体处理在纤维表面引入羧基、羟基等活性基团，增强与树脂基体的界面结合力，提升复合材料层间剪切强度30%-50%。
航空航天领域
波音787梦幻客机机身50%采用碳纤维复合材料（如IM7/977-3体系），减重20%并提升燃油效率15%。欧洲空客A350XWB的中央翼盒由东丽T1100碳纤维制造，实现结构件最高载荷比。
新能源与交通
宝马i3电动车底盘使用SGL碳纤维增强塑料（CFRP），使白车身减重130kg。特斯拉Cybertruck外板采用3mm厚碳纤维-金属层压板，抗冲击性能提升300%。
医疗与体育器材
美国FDA认证的Zimmer-Biomet碳纤维骨科固定板，弹性模量接近人骨（~120GPa），有效降低应力屏蔽效应。国际自行车联盟(UCI)赛事中90%的竞赛用车架采用东丽T800级碳纤维预浸料。
权威参考来源
碳纤维（Carbon Fiber）是一种由碳元素构成的高性能无机纤维材料，具有独特的物理和化学性质。以下是详细解释：
碳纤维含碳量通常在90%以上，部分高纯度类型（如石墨纤维）含碳量可达99%以上。它由聚丙烯腈（PAN）、沥青或粘胶等有机纤维经高温碳化处理制成，形成以碳为主链的微晶石墨结构。
碳纤维的微观结构为乱层石墨排列，孔隙率影响其力学性能。其制造需经过氧化、碳化、石墨化等多道工序，工艺复杂度较高。
如需进一步了解具体案例或技术细节，可参考相关行业报告或学术文献。
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