碳纤维
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碳纤维范文第1篇
2016年10月12日，和邦生物（603077.SH）以每股5.60元定向发行7.02亿股，募集资金39.31亿元。
此前的2015年11月7日，和邦生物曾非公开发行股票预案，拟将募集资金用于建设年产3000吨PAN基高性能碳纤维项目以及偿还银行贷款；2016年3月4日，上市公司公开发行股票的申请得到了中国证监会的审核通过。
上市公司认为，碳纤维项目为政府《产业结构调整指导目录》鼓励类产业，具有良好的发展前景和经济效益，募投项目的实施将进一步推进公司战略布局，提升盈利水平，并增强公司抗风险能力和持续盈利能力。
为还原本次募投项目的真实盈利状况，《证券市场周刊》记者面访了碳纤维领域内的权威专家；也正是在权威专家抽丝剥茧的讲解下，碳纤维产业的部分面貌终于呈现在投资者的面前。
而对于《证券市场周刊》记者的采访要求，和邦生物在回复函中表示，“我公司的高性能碳纤维项目涉及商业机密和公平信息披露，根据监管部门要求，我公司不能在公开信息披露之前提供任何信息。”
权威专家讲解产业化细节
和邦生物在预案中称，上市公司于2014年10月与德国某工程公司（根据合同保密条款要求，不予披露）签订合同，该德国工程公司负责为上市公司提供用于航空航天、汽车、新能源等领域高性能碳纤维项目的交钥匙工程。
另外，和邦生物在2014年11月11日的合同公告显示，上述德国工程公司提供的是T800级别碳纤维项目的交钥匙工程。但在权威专家看来，倘若和邦生物所产碳纤维确为T800级别，那么上市公司的碳纤维产品将很难有市场。
与此同时，预案显示，该项目拟使用募集资金24.31亿元，其中建设投资为23.82亿元，预计年销售收入为11.18亿元，年税后净利润为4.63亿元，财务内部收益率为23.45%，静态投资回收期为5.50年。
然而，权威专家认为，除去预案中所提到的装置，一个完整的碳纤维项目尚需要更多的配套工程，而近24亿元的建设投资也远超国内同类项目的平均建设投资，以设备5年折旧期来看，这个项目甚至连设备折旧都回收不了。
除此之外，预案还介绍称，和邦生物碳纤维项目建设用地为6.67万平方米，目前土地使用权证正在申请办理过程中。
但是权威专家却认为，以100亩地建设3000吨碳纤维项目会显得非常拥挤，企业也会在未来丧失发展空间。
在此次访谈过程中，权威专家多次表示，所谓的交钥匙工程并不可信，而和邦生物也缺乏对碳纤维产业的足够调研。“国内多家上市公司以碳纤维概念做增股融资，但单纯地融资需求会对行业发展有很大的伤害”，如此现状令权威专家倍感担忧，“碳纤维盈利周期非常长，每当有企业来问我，我都会劝他们不要做这类项目。”
多家公司涉及碳纤维
经《证券市场周刊》记者查阅公开资料后发现，国内多家公司均与碳纤维项目相关，其中包括精功科技（002006.SZ）、金发科技（600143.SH）、恒神股份（832397.OC）、中简科技（A16276.SZ）、中复神鹰碳纤维有限责任公司以及威海拓展纤维有限公司。
精功科技是一家中小板上市公司。在被问及碳纤维项目时，精功科技相关人士在邮件中回复称，公司目前已建成千吨级碳纤维生产线，主要生产12K原丝，要生产T800以上高端碳纤维，需要在原丝以及辅料质量、生产工艺等方面改进；精功科技的生产线设备还没达到可以生产T800需要的指标。
金发科技是一家主板上市公司，其子公司广州金发碳纤维新材料发展有限公司（下称“金发碳纤维”）主要从事碳纤维材料的生产与研发，2013年至2015年的总资产分别为1.62亿元、1.57亿元、2.38亿元，净利润则分别为-41万元、-555万元、-2533万元，其中2015年总资产上涨与金发科技加大对子公司的投资有关。由此可见，在从事碳纤维的三年内，金发碳纤维一直未能盈利。
恒神股份是一家在新三板挂牌的公司。根据Wind公开数据，碳纤维产品占据了恒神股份越来越大的营业比重，然而却并未带来可观的利润，其2013年、2014年、2015年、2016年上半年扣非归属净利润分别为222万元、-2.59亿元、-1.54亿元、-8114万元。恒神股份在2015年年报中表示，当年公司净利润亏损1.48亿元是由于碳纤维系列产品产能还未大规模释放，生产成本高于销售价格，尚未达到盈亏平衡，公司短期内仍存在盈利能力不足的风险。
中简科技则是一家拟IPO公司，根据申报稿，中简科技2013年、2014年、2015年、2016年上半年扣非归属净利润分别为-1909万元、-653万元、5135万元、2313万元。
和邦生物难言良好的募投历史
事实上，和邦生物募投项目饱受争议并非第一次，近几年上市公司也持续有多个在建项目。
和邦生物于2012年7月31日上市，募集资金计划用于精细磷酸盐综合开发项目，总投资达11.76亿元。
然而，和邦生物却在2013年7月9日变更募集资金投资项目公告，上市公司拟将募集资金投向“四川武骏浮法玻璃及深加工项目”，变更募集资金投向的金额达11.76亿元。这也让人不禁担忧，碳纤维项目预案所显示的“土地使用权证正在申请办理过程中”是否也会导致该项目募集资金的变更？
随后上市公司投资多个项目，彰显了强大的投资建设能力：2013年9月10日，和邦生物投资公告，拟投资年产5万吨的草甘膦生产项目，投资额约为5.01亿元；2014年3月1日，和邦生物合同公告，公司与日本国日挥株式会社、欧洲公司分别签订合同，取得蛋氨酸制造的全套技术及其专有设备和获得相关的技术服务，合同总额约为1.9亿元；2014年8月13日，和邦股份2014年度非公开发行股票预案，拟募集资金总额不超过13.96亿元，其中12.96亿元用于年产10万吨蛋氨酸项目；2015年4月14日，和邦生物投资公告，拟投资2亿元用于建设服务农业产业的电子商务平台；2015年6月30日，和邦生物投资公告，拟以现金方式投资9000万美元持有以色列STK公司51%的股权；2016年6月8日，和邦生物投资公告，拟投资1.79亿元用于建设年产2000吨环氧虫啉原药及年产5000吨10%环氧虫啉粉剂项目。
本来，一家公司建设多个项目可以取得分散投资、降低风险的效果。但是，如果这家公司频繁投资项目并且贸然介入新的领域，那么其步伐是否过大呢？经营又能否保持稳健呢？碳纤维只是众多新材料中的一种，但或许它已折射出资本市场的乱象。
对于和邦生物定向增发所投向的基高性能碳纤维项目，《证券市场周刊》记者面访了该行业内的权威专家，以下是这次访谈的主要内容。
工程化尚可 产业化在建
周刊：现在国内碳纤维技术发展到了什么程度，相较国外而言是否具有优势？
专家：实事求是地讲，中国在技术层面肯定是没有优势的，现在仍处于跟跑状态。中国关于碳纤维技术布局的大多数想法，美国和日本等国家早已有之。比如说，我们原以为国内某家腈纶企业开展碳纤维原丝生产的工艺具有中国特色，但后来却发现土耳其的一家公司也在做，而且产业化做得很好。尽管国产碳纤维产业化技术还没有优势，但在跟跑过程中，中国碳纤维技术也在慢慢发展出自己的特色。
周刊：国内企业是否具有技术更迭的能力？
专家：碳纤维是一个精细化项目，中国的设备最初都依赖于国外引进，但是国外的设备都是一些通用型设备，而这类通用型设备又不一定符合本土企业自己的工艺。因此我们强调，本土企业必须要有引进设备的二次改造能力。事实上，日本东丽等碳纤维企业也是买其他专业厂家制造的装备，但是最后一步改造是碳纤维企业自己处理的。国内也在尝试着这么做，但是中国的装备制造业水平相对偏弱，某种程度上也影响这方面的工作。
所以，国内企业倒不是缺乏技术更迭的能力，准确地讲，应该是普遍缺乏适应性改造的能力。这是国内企业的通病，也导致了一个严重问题，当我们引进了设备，即使让机器满负荷工作，实际产能也很难达标。
周刊：T800级别碳纤维是属于小丝束吧？国产碳纤维可以做到性能指标与日本T800相当的程度吗？若可以，国产T800级别碳纤维是否能够做到产业化？
专家：没错，T800级别碳纤维通常不超过24K，属于小丝束范畴。如果从技术层面看，中国能够制造与T800性能相当的小丝束碳纤维，甚至略胜一筹，而且产品已经可以满足工程化考核与复合材料应用的需要。但是，如果从规模层面看，国产T800级别碳纤维只能做到工程化，也就是百吨级别，相当于中试。至于产业化，达到千吨级别的项目，中国已有布局，现仍在建设中。
周刊：国内某家碳纤维公司称他们达到了生产T800的能力，但是由于国产原丝的质量不过关，所以目前还不能生产T800。
专家：这个话说的不对，是在找理由。国内现在有7家企业在做T800碳纤维，且都是拿自己的国产化原丝做原料的。这7家企业都是百吨级项目，既然百吨级项目可以做，那就说明国内的技术基础是有的。现在国内并非缺乏优质原丝，而是缺乏技术放大，其难处就在于设备。
通常来讲，千吨线的炉膛都是长度约20米、宽度约3米，高度则超过3米。炉膛里面是个腔体，我们要求这个腔体里面的温度场均匀一致；有空气循环，且气流场在每个角落、每处地方都是均匀的、稳定的，这点很难做到。
周刊：全球范围内，除日本、美国、中国台湾地区之外，德国也有一家名为西格里集团（SGL GROUP）的碳纤维企业，该公司以及德国的其他公司是否能做T800级别碳纤维？和邦生物在2014年11月11日的重大合同公告显示，德国某工程公司负责为和邦生物就碳纤维工程提供用于航空、国防、汽车、民用的T800级别碳纤维项目的交钥匙工程。
专家：西格里是做大丝束的，原丝主要由日本三菱提供，碳纤维产品则面向宝马等企业。国内很多企业的原丝生产设备是由意大利提供的，如果这家德国公司是提供所谓的交钥匙工程，那么该企业可能会作为一个公司总包，然后去找意大利的原丝企业来配合。
就我所知，德国有家名叫艾森曼（Eisenman Architects）的公司是做预氧化碳化炉的。德国公司的预氧化碳化炉在中国已经有多家企业应用，运行的确实不错。所以我猜测，和邦生物提到的德国某工程公司可能就是这家公司。但是这家公司是做设备的，没有碳纤维方面的工艺，更不可能会拿到日本东丽公司的T800技术。
事实上，现在国外公司对中国出口的都是设备，工艺都是不出口的。交钥匙工程更是如此，只给设备却不负责生产线的组合，所有的生产线都要自己去呈现，去跟工艺结合。无论是从市场经济角度来讲，还是从材料的敏感性角度来讲，外国企业答应给我们交钥匙工程都是不可信的，尤其T800碳纤维项目更是不可信。碳纤维是个战略物资，技术更是顶级保密，像日本东丽这样的公司就根本不可能给中国提供所谓的交钥匙工程，所以我认为这种说法不太靠谱。
有些外国企业的胆子很大，它们也是东拼西凑，找几个技术员把工艺对付出来交给国内的企业，但是这样的技术怎么可能成熟呢？国内企业已经上过几次当了，我觉得在碳纤维项目的建设上，本土企业大可不必走这条路。
项目建设的投资、周期与占地面积
周刊：千吨级T800碳纤维项目的建设投资大概是多少？国产和进口的投资金额有多大差异？
专家：千吨级生产线通常指的是12K碳纤维的产能，国内的千吨级碳纤维项目现在都是以T300等高强碳纤维的产能来计算当量的。T300和T800的碳纤维直径不同，相同长度下，T800碳纤维的直径只有T300的60%左右。我们讲的千吨线一般是指T300千吨线，毕竟T800能否做出千吨线现在还是个未知数。假如T800可以做到1000吨，那么相应的T300可以做到1500吨到1600吨。现在有一个国家计划是要做T800的千吨线，但是我从初步设计的炉型结构上看，还是按照T300等高强碳纤维的千吨线来布局的。
至于建设投资方面，T300和T800差异不大。国内企业的装备预算是5亿元左右，工程、建筑、公用工程配套这些则不算在内。每个碳纤维项目的生产线都包括两条线，分别是原丝线和碳化线，这是一个产业链。整个生产线如果全部进口，投资约为5亿元；如果全部采用国产，那就是3亿元左右。现在国内碳纤维项目普遍是在国产装备的基础上结合引进，投资差不多就是3.5亿元。
周刊：碳纤维项目的建设周期是多长？占地面积大概有多少？
专家：碳纤维项目的建设周期一般是18个月到2年。至于占地面积，装备的需求倒不算很大。如果是建一条千吨线，场地的长度有300米，宽度加起来有50米，也就足够放下了。但是碳纤维项目还要考虑到公用工程、库房、测试等场地需求，因此碳纤维厂的实际占地面积就会比较大。碳纤维的原材料在以前被国家定性为有毒物品，直到2015年国家才把原材料从有毒物品的序列中去掉，虽然现在稍微好一些，但是储存还是很严格的。因为要注重配套的占地面积，碳纤维厂起码也得需要几百亩地。
周刊：和邦生物在非公开发行股票预案中称，子公司和邦新材料的3000吨碳纤维项目建设用地面积是6.67万平方米，约为100亩地。这个土地面积是否够用？
专家：用100亩地建3000吨碳纤维项目实在是太挤了，而且从发展角度来看，这个企业在未来会非常困难，以后就没有发展空间了。况且企业不能只做碳纤维，还要做下游产品。在十多年前，中国比较缺乏碳纤维项目，所以只要有国内企业能做出来碳纤维就是件好事。但到现在，国内已经有那么多家企业在做了，碳纤维就应该回归到正常的产业化建设来做。碳纤维项目不能只是建个1000吨、2000吨的生产线就算好，而是应该进入到真正的市场经济社会。我们应该把碳纤维看做一个正常的产业，而正常的产业就得有规模效应，而且还得有产业链，否则这个企业在未来竞争中会输掉。因此我说3000吨碳纤维项目只用100亩地不是一个合理的规划。
周刊：和邦生物预案称，德国公司的交钥匙工程包括PAN聚合装置、前驱体生产装置、碳纤维生产装置以及一揽子技术服务。该3000吨PAN高性能碳纤维项目计划总投资为24.31亿元，其中建设投资为23.82亿元，流动资金为4900万元。这个投资金额是否恰当？
专家：这个金额相当高，太贵了。因为碳纤维项目非常耗电，厂房配套里面还需要有变电站。不止如此，厂商还需要原材料的预处理装置、氮气的供应工程、废水处理装置，以及一些必要的测试手段等等。
另外，工艺不能只有聚合纺丝和预氧化碳化就算结束了，企业还要自己做油剂和上浆剂，一个对应原丝，另一个对应碳纤维。对于企业而言，这两个必须是配套的，买别人的油剂和上浆剂无法迎合自己的产品。
所以说，做原丝、做碳丝在整个产业链内只是一部分，这种配套能力、装备能力都一定要有。如果这些都不包括进去，光是预案中提到的这些装置，3000吨项目花费将近24亿元，相当于平均1000吨的投资就有七八个亿，那就实在是太贵了，我从来没见过国内有这么贵。况且3000吨的项目应该有500亩地才对，所以这个项目给我的感觉就不是做产业的，而是另有想法。我建议这家企业最好别这么急着进入碳纤维领域，调研不够的话，投入的资金会打水漂。
盈利艰难的碳纤维项目
周刊：碳纤维项目盈利周期有多久？
专家：碳纤维制备本身是一个很难赚钱的行业，它的整个建设期其实是非常长的，从建设到盈利这个时间非常长。中国台湾地区的台塑就是做碳纤维的，从开始到真正盈利也用了十年时间，现在的企业也差不多。国内这些企业真正进入盈利的，算是比较理想的就只有一家，而如果严格一点的话，可能一个都没有。
国内碳纤维企业盈利很难有两个原因，一方面是前期投入偏高，另一方面是整个行业的产业化技术比较弱。中国的产业化技术还没有完全过关，生产线产能无法有效释放，实际产能低于设计。而且国内很多企业做出来的碳纤维，测试性能都很好，但是实际应用存在各种问题，会影响到应用推广。实际上从装备制造业角度，碳纤维只是一种原材料，除材料的本征性能外，它还有应用性能。对客户来说，应用性能不好，本征性能再好也不会采购。
工业级碳纤维（一般指T300、T700）是可以进口的，国际上的碳纤维技术已经相当成熟了，而国内企业的产业化技术不够成熟，相较而言成本就高。成本高就很难卖出去，想卖出去就得降价，但降价就不赚钱了，所以中国现在不能跟国外比碳纤维销售，而应该在织物、复合材料方面去应用，这样就可以把成本压力分摊一下。至于T800碳纤维就更难在国内产生盈利了。
周刊：为什么T800碳纤维更难产生盈利？和邦生物的预案称，该项目的碳纤维将用于航空航天、汽车、新能源等领域。
专家：T300和T700在市场都有成熟的应用，但是T800在中国境内根本没有成熟的市场。T800级别碳纤维主要用在航空、飞机上，其他地方用的很少。虽然中国只布局了三个百吨级的T800碳纤维生产基地，但产能仍有些供过于求。如果300吨都卖不出去，这家企业的3000吨卖给谁？所以它的市场是个虚的。
还有一点值得注意，如果国家确立了T800的定点企业，那么国家计划的那些巨大工程就只会使用定点企业的产品，因为碳纤维产品的应用验证很费时间和经费。比如说在飞机上应用的碳纤维就得做大量的实验，这些实验都是国家出钱，那么碳纤维产品是否好用就可以下结论了。可以说在中国，航天航空用的T800碳纤维都是国家定点的，不进入市场经济竞争。况且国内的飞机目前也不用自己的产品，因为飞机的适航认证现在还没有完成。
这家企业缺乏市场调研，面对目前国产T800级碳纤维的产业格局，它的产品要进入航天航空市场难度极大。再者说，这个企业也缺乏化工基础，技术水平也不算高，它很难做好这个项目。所以我认为，如果这家企业的项目定位在T800，建设风险很高。碳纤维是个很好的题材，国内有好多上市公司拿这个概念做增股融资，但单纯地把碳纤维题材用于融资，对行业发展的伤害会很大。碳纤维盈利周期非常长，每当有企业来问我，我都会劝他们不要做这类项目。
周刊：和邦生物的预案称，根据测算，项目达产后，预计年销售收入为11.18亿元，年税后净利润为4.63亿元，财务内部收益率为23.45%，静态投资回收期为5.50年。
专家：如果碳纤维年产量达到3000吨，且按照预案中的年销售收入11.18亿元来算，该公司的碳纤维售价尚不足每公斤400元，按目前的产业化技术程度，这个价格几乎低于生产成本，属于赔钱销售，这个企业又怎么会有那么高的利润率呢？而且我也很好奇它能卖给谁，国内没这个需求，而中国有碳纤维出口控制，国外也卖不出去。
即使这个项目真的建成了，每年的投入也是个无底洞。如果3000吨的产能都开足，项目每年的运行投入至少也要4亿元左右，产品若是卖不出去，这个窟窿可就相当大了。况且企业还要考虑到折旧，这个负担会很重。从预案看，它的固定资产投资大概是20亿元，按照5年折旧那就是每年4亿元。一般来说，碳纤维设备是5年的折旧期，即使项目停工，设备的折旧也是静态存在的，依旧是5年。它那么大的投资是折旧不起的，按照静态投资回收期5.5年来看，这个项目连设备折旧都回收不了。
碳纤维行业的风险与未来
周刊：国内有好多公司在做碳纤维项目，例如上市公司精功科技（002006.SZ）、金发科技（600143.SH）、新三板挂牌的恒神股份（832397.OC）、拟IPO的中简科技（A16276.SZ）以及中复神鹰碳纤维有限责任公司（下称“中复神鹰”）。这些公司现在做得怎么样呢？
专家：对，国内很多公司在做，所以我说国内碳纤维现在是不缺产能的。恒神股份算是国内做得比较好的公司，但也处于继续投入阶段。金发科技现在有个万吨复合材料改造项目，但那个是塑料改性，它的碳纤维项目基本处于非正常运行，因为它只有一条100吨线。精功科技刚刚进来，而中复神鹰做的还可以，它的干湿法纺丝在国内做的最好，以后比较有竞争力，但它的主要立足点也不是T800级别，而是低成本的工业化应用产品，这也是未来的发展趋势。
至于中简科技则是一个中小企业，原本也只有一条300吨的线，产品主要用于军工，日子也算勉强能过。最近这家企业想要上市，但它盘子太小，所以就决定建一个千吨线。不过我认为，这家企业若真建成了千吨线，困难会大起来，它的产品方案需要认真考虑，一定要直面国内的实际来规划企业的发展，否则产品市场也将是不确定的。即使项目建设由国家部分投入支持，但是大多数资金还要靠企业自己出。它没有大的财团支撑，以后运行经费的压力会很重，即使上市了，财务账也很难好看。因此，企业上市一定要慎重，这个慎重不仅是申请上市的企业，也包括相关证券单位和社会。
另外，有的地方提出了万吨级碳纤维项目的“十三五”规划，但产品方案主要是高强系列，不是T800，工业领域用的碳纤维达到T300、T700就足以了。
周刊：建设碳纤维项目是否还有其他风险？
专家：其实碳纤维企业都会面临一个知识产权风险的问题，国内好多企业的碳纤维技术都有知识产权侵权的嫌疑。现在国内企业都不重视这个问题，没上市的时候自己埋头做事都好说，而企业一旦上市，这个问题就会显现出来。
知识产权要考虑两个层面，一个层面是国内的技术处于跟跑状态，很多技术国外都已经有了，若国外企业没有在中国申请知识产权保护那就无所谓，但若有申请那就麻烦了；另一个层面是虽然国内的很多公司也申请了一些国家专利，但它们是否是自己技术与产品的核心专利？是否侵犯了国内其他企业、科研院所的知识产权？如果没有核心专利、或者涉嫌侵犯其他单位的专利，公司上市后就会出问题，容易惹官司，这在中国将是个很严峻的事情。碳纤维生产企业需要认真对待知识产权问题，通过专利转让、使用许可等方法今早解决知识产权问题。
周刊：有人认为碳纤维产业将在未来大规模收缩，真会如此吗？
专家：这点我不认同，碳纤维产业是不会收缩的。从材料角度看，碳纤维材料的综合性能确实好，很少有其他材料可以替代。通常情况下，一个产业的鼎盛期只有10年至20年，但是碳纤维始于上世纪70、80年代，却一直发展到现在。在我们能看得到的时期内，碳纤维应该仍处于发展态势。
碳纤维范文第2篇
【关键词】建筑结构；碳纤维；加固技术
在经济快速发展的时代，新工艺新设备的不断出现，一些建筑由于使用功能的改变，厂房升级改造，桥梁超负荷运行，增加荷载，导致原结构不满足安全实用要求，或原结构受到了一定程度的损坏，难以满足当前使用的需求，亟需进行维修、加固，经过加固处理后可以满足安全使用要求。结构的加固技术很多，根据结构构件的受力特性，选用合适的加固技术尤为重要。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固技术应用成熟，碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
1 技术应用
目前我国大多数的建筑为钢筋混凝土建筑，建筑材料老化，施工缺陷，荷载增加导致了结构安全性不满足要求。碳纤维加固技术碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注的应用。
1.1 材料特点
(1)抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍。
(2)重量轻，密度只有普通钢材的1/4。
(3)耐久性好，可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。
(5)适用范围广，混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。
1.2 适用范围
(1)碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
(2)混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
(3)隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。
(4)受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
1.3 工艺原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料（单向连续纤维）；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
碳纤维复合材料安全性能指标
2 注意问题
碳纤维加固技术在应用过程中要根据其材料性能对加固构件进行加固。加固前需要具有相应资质的检测机构实测待加固构件的实际尺寸，强度及配筋情况并出具检测报告，不可按照图纸的尺寸，强度及配筋对构件进行加固。经过长时间的使用，钢构件表面被锈蚀，混凝土构件表面被碳化，钢筋被锈蚀，材料强度降低降级使用。
（1）一般情况按加固期30年考虑，到期后，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，可继续延期实用。
（2）承重结构加固用的碳纤维必须选用聚丙腈基小丝束纤维，严禁使用大纤维。
（3）碳纤维加固技术不能用于素混凝土构件及纵向受力钢筋配筋率低于最小配筋率的构件加固。
（4）被加固的混凝土结构构件现场实测强度等级不得低于C15。
（5）加固构件长期使用环境温度不得高于60度。
（6）按照检验程序检验碳纤维材料力学性能。
（7）碳纤维材料不能破损，避免阳光直射，雨林和浸水。
（8）碳纤维胶粘材料满足安全性能指标
（9）根据耐火要求对加固后碳纤维材料外表面进行防护处理。
3 结论
碳纤维加固是一种新型的结构加固技术，在越来越多的项目中得到应用，其优异的性能在混凝土结构加固中得到充分的应用，产品性能优越，施工简便，安全可靠。与传统的方法相比较，将产生巨大的经济效益，社会效益和环境效益。是未来结构加固中采用的不可或缺的新型材料，还有待于更广泛，深入的研究。
参考文献：
[1] GB/T 21490-2008,结构加固修复用碳纤维片材[S].
碳纤维范文第3篇
关键词：预应力；碳纤维板；锚具试验
由于碳纤维材料拥有耐腐蚀性比较好、强度比较高、施工比较方便、工作效率高以及自身重量小等特点，在建筑施工结构中已经逐渐得到十分广泛的应用。随着时间的不断推移，桥梁及建筑工程结构逐渐老化，使其需要加固。目前，传统的加固技术如体外索结构复杂，自重会增加结构负荷，防腐要求高。预应力碳纤维板加固技术发展的十分迅速，并且由于拥有很多优点在对工程加固过程中得到实际应用。但是由于纤维板强度高、抗剪抗压强度低以及表面比较光滑，且材料较脆。所以碳纤维板锚具要求较高，锚固技术比较困难。因此，本文研究了预应力碳纤维板锚具试验。
1.实验方案
在混凝土加固过程中使用预应力碳纤维板的时候，对锚具的要求比较特别，一般境况下，如果选用普通的粘结方式，对于碳纤维板来说不能满足实际的工程需要，因此，需要采用一定机械措施以及摩擦力来对锚固效果进行加强。
为了很好的达到实际需要效果，我们对碳纤维板进行钢板夹锚具的设计，把碳纤维板放在夹具之中，在被加固构件上采取高强螺栓对锚具进行固定，通过施加一定的预应力，来提高锚具的摩擦作用，通过实验的方式来进行验证。碳纤维锚具示意图如下：
图一 锚具示意图
2.实验材料
根据实际的工程需要对碳纤维板进行选取，选择碳纤维板一般都是选用进口丝拉挤成型的碳纤维板，厚度一般为2、3mm，宽度一般为50、100mm两种规格，抗拉强度为2400MPa，弹性模量一般为165GPa。用来进行锚固的锚具，采用40Cr材质。锚具与混凝土的连接，采用化学锚栓。而碳板中段的压块，选用钢材Q235就行，上下锚板厚度为16mm和10mm。，使用8.8级高强螺栓。采用专门配置出来的改性环氧树脂胶黏剂；选择40吨的液压千斤顶。
3.实验过程
依据每次试验的实验现象以及实验方案，对影响碳纤维板锚具的因素进行不断探索，从而设计出一定的参数。
实验流程：第一，等距离在碳纤维中间贴上五个应变片；第二，依据上表的实际情况对碳纤维布垫层两端进行加固；第三，把反力架上的张拉臂打开，并且把下锚板固定在张拉臂左右两侧的刚翼上；第四，千斤顶安装在销钉与碳纤维板之间。掌握好距离；第五，根据上表参数对碳纤维板进行固定，固定在两锚板之间，有两种制作工艺，包括加压粘结、无粘结，进行加压粘结时候，需要把碳纤维利用胶黏剂粘合在锚板上，并且固化三到四天。第六，施加刚压条，并且对螺栓施加预应力，使得锚板间产生一定压力，从而把碳纤维板加紧，可以选择扭矩扳手来施加预应力；第七，把应变片安装到数据线上，也就是构件完成安装就可以进行实验；
4.实验结果分析
我们选出碳纤维平板锚具的7种不相同的锚固措施进行试验并研究，实验结果如下，其中的极限平均应力是由5个经过试验应变片的极限应力的平均值乘以碳纤维板弹性模量计算而来：
（1）试件一是仅对螺栓施加预应力，没有碳纤维布垫层和粘结措施，所以测得的应力无规则变化，不均匀，中间应力比上下两端应力小的多，说明中间部分的碳纤维板锚固效果比较差；
（2）试件二是碳纤维板滑出导致的破坏形态，增大螺栓的预压力，这样稍微提高了碳纤维板的极限应力；
（3）试件三增加了很大的螺栓预压力，碳纤维板的极限平均应力提高幅度非常大，这说明了螺栓预压力很大程度上提高了锚具的锚固效果，作用非常的明显；
（4）试件四不仅加厚了纤维布垫层，而且在锚板上加一个钢压条，大大提高了极限应力，同时测得的应变很均匀，这说明了钢压条可以改善应力不均匀；
（5）试件五调整纤维板上面上三层的宽度，结果测得应变更加的均匀，同时也稍微提升了极限应力，得到更理想的破坏形势，这说明了碳纤维布垫层的宽度对锚具锚固效果产生了稳固的效果。
（6）试件六实际上是垫层与碳纤维板以及锚板之间进行涂刷粘结，从而使极限应力幅度提高比较大，在60kN的压力情况下，出现的滑动不是很大。
（7）试件七其实是在试件六的基础之上，把螺栓的预应力增加到80kN，使得极限平均值达到1540MPa，而且碳纤维板没有出现滑动现象，从而可以满足锚固的实际要求。
5.结束语
综上所述，本文对七种不同碳纤维板锚具及锚固方式进行加固实验，通过分析结果可以得到：在钢板与碳纤维板采用胶黏剂结构的基础之上，对碳纤维板进行高强螺栓试压，可以很好的提高钢板对碳纤维板锚固能力，而且锚具的钢板上拥有一定刚度，因此，可以减少形变，提高锚具效果，从而满足工程实际需求。
参考文献：
[1]吴善能，韩仁宽.预应力碳纤维板锚具试验研究[J].结构工程师，2013，29（1）：143-148.
[2]黄竟强，李东彬，赵基达等.预应力碳纤维板锚具试验研究[J].施工技术，2010，39（2）：96-98.
碳纤维范文第4篇
【关键词】 碳纤维 直流电阻 断裂强度
碳纤维是一种耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、高比强度的新型材料，且因其较小的导电、传热和热膨胀系数使之在航空航天、土木建筑、电子电器、医疗、电缆等领域被广泛应用[1]。目前，碳纤维在电缆领域中开发的主要产品为于碳纤维复合芯铝绞线（简称ACCC）。ACCC最早由美国、日本等国家开发，我国国内直至2006才开始真正投入使用，它具有普通钢芯铝绞线（简称ACSR）无法比拟的优点[2]：（1）ACCC的比重约为钢的1/4，在相同的外径下，ACCC的铝截面积为ACSR的1.29倍；（2）强度为ACSR的2倍；（3）ACCC导电率较高，同样条件下使用较ACSR节能6%；（4）ACCC较ACSR降低了2倍以上垂度；（5）耐腐蚀，使用寿命是普通导线的2倍。
目前，碳纤维复合电缆的研究主要集中在ACCC导线上，而在中低压电缆方面的研究较少。本文用聚丙烯腈（PAN）基碳纤维经过编织形成碳纤维导线，通过对该碳纤维导线及其经过石墨化处理后试样的质量、电气性能（导体直流电阻）和断裂强度进行研究，发现该碳纤维导线较普通电缆具有更好的电气性能和断裂强度及更轻的质量。基于这些突出的性能，此种碳纤维电缆有广阔的开发前景。
1 实验步骤
1.1 实验材料
本研究使用了3种经高温石墨化处理的（PAN）基碳纤维导线，并选用了原（PAN）基碳纤维导线作为对比参照样，如下表所示：
表1 4种（PAN）基碳纤维导线试样
1.2 实验方法及设备
外径测量：使用纸带法对电缆外径进行测量。在长为1m的试样中，取靠近两端和中间分别取3个点作为测量点，取平均值作为电缆外径。
导体直流电阻试验：本试验根据GB/T3048.4-2007电线电缆电性能试验方法第4部分的导体直流电阻试验，使用直流双臂电桥对电缆进行检测，试验精度为0.0001Ω。将试样截成1.3m长的样段，在环境温度20℃下放置3小时使导线温度达到平衡，将试样用双臂电桥的四端夹具连接被测导线并拉直后进行直流电阻检测。
断裂强度试验：根据GB/T 8358-2006《钢丝绳破断拉伸试验方法》（试验结论与钢丝绳强度做对比故采用此标准进行试验），截取600mm长的试样，在环境温度23℃下放置3小时，使用直接夹持法将试样夹于拉力机两端夹头至试样断裂后继续相应数据。
质量称重：使用精度为0.0001g的分析天平。将试样截成1m长后称重。
2 结果与讨论
简汇宏等人[3]的研究表明：碳纤维的石墨化程度越高，纤维越取近于完美石墨结构，导电性越好。
由于2#、3#、4#试样均为1#试样在不同温度下进行石墨化处理后的样品，而石墨化过程对试样外径的影响可忽略不计。故将1#试样测得外径同时作为其余3个试样的外径。经测量，1#试样外径为5.23mm，计算得该试样截面积为21.472 mm2。通过直流电阻试验和断裂强度试验，得到不同温度石墨化处理后试样的直流电阻和断裂强度，详见表2。
由于本研究所用编织碳纤维试样的结构类似于软铜导体，因此根据GB/T 3956-2008《电缆的导体》中关于单芯和多芯电缆用第5种软铜导体的规定，20℃下不同标称截面积电缆导体应满足的直流电阻值如表3所示。
由表2和表3对比可得出，1#试样可以达到标称截面积10mm2～16mm2之间软铜导体在20℃时对直流电阻的的要求。同时，可以看出随着石墨化温度的升高，直流电阻明显下降，经过2100℃石墨化处理的4#试样可以达到25mm2～35mm2软铜导体电缆在20℃时对直流电阻的的要求，即说明了经过石墨化处理的碳纤维导体的直流电阻值比同等横截面积传统软铜导体小，相应地载流量更大。
虽然随着石墨化温度的升高，可得到直流电阻值较小的碳纤维导体，但是有研究表明：高温对碳纤维的抗拉强度的影响较大，如图1所示，碳纤维的抗拉强度在l500℃左右时达到最大值4.2GPa，之后随着碳化温度的升高又逐步下降。而碳化温度在1800℃以上后，由于无定型炭在高温下转化和消失，并且碳纤维中的杂质在高于1800℃时会急剧反应或逃逸从而产生空洞造成碳纤维缺陷从而导致强度的下降。本研究所采用的石墨化温度均高于1800℃，且随着温度的升高断裂强度随之下降。这与Ball J.R.等人的研究结果正好相符。
图1 温度对碳纤维抗强度的影响
目前，国内对于电缆用铜导体的断裂强度并没有一个明确的规定。一般钢丝绳的抗拉强度为1240Mpa，高强钢丝为1410Mpa[4]。本研究所用试样未经石墨化可以达到钢丝一半的强度，而经过2100℃处理后最低值也能达到钢丝1/3的强度，已经足以满足普通民用电缆的使用了。
铜的密度为8.5g/cm3～8.9g/cm3之间，以全实心铜为例，于本研究所用样品同等截面积长度为1m的电缆质量经过换算为182g～191g。而本研究对象质量在20.1325g～21.2561g之间，仅为铜导体的1/9左右。这可以大大减轻今后运输和施工过程中的劳动强度，从而降低成本。
3 研究展望
铜作为一种贵金属材料为不可再生资源。近年来，铜的市场价格也在不断上涨，而碳纤维导体随着工艺和生产能力的提高价格不断下降，在不久的将来碳纤维成本将远低于铜的成本，市场前景不可估量，最终将可取代其他金属导体成为电缆电线材料的主流趋势。
本研究因条件所限，主要集中于3种不同石墨化温度处理后的聚丙烯腈基碳纤维导体的直流电阻值和断裂强度的研究。后续的研究将拓宽不同碳纤维导体的选择，及细化对不同石墨化温度下碳纤维性能的研究，以此得出直流电阻值较小而断裂强度能与常规铜导体相近的碳纤维导体。
参考文献：
[1]李昌华.碳纤维的性能与用途.广西化纤通讯，2002.2：23-24.
[2]谢云飞.碳纤维复合芯导线综合性能的试验研究.华北电力大学[硕士论文].
碳纤维范文第5篇
【关键词】 核医疗影像设备；铝床板；碳纤维床板；承重；衰减率
中图分类号：TQ34文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)03-125-01
一、引言
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维是含碳量高于90％的无机高分子纤维 。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
目前，大部分医疗影像设备，比如单光子发射计算机断层装置（single photon emission computer tomography，SPECT），考虑到低衰减率，大多采用碳纤维床板。
铝，是一种化学元素。它的化学符号是Al，它的原子序数是13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。一些重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
核医疗影像设备都配置一台运动相关联的检查床，患者躺在床上，进行相关脏器的功能显像，例如全身骨显像和心肌断层显像。这种显像，设备的探测器将在不同方向上对打入人体的放射性药物所发出的放射线进行探测，所以，床板的设计不仅要考虑承受患者自身重量问题，还要考虑其对射线的衰减。本文所涉及的试验，是在北京滨松光子技术股份有限公司生产的BHP6601型单探头SPECT的核医疗影像设备上进行的。
本文对这两种床板从材料、外观、承重、衰减率、成本和采购周期等角度进行对比。
二、床板综合对比
（一）材料及外观
纯铝的密度小，熔点低，具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，故不宜作结构材料。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度。
综合考虑成本、承重以及机加工性能，铝床板选用铝合金型材，保障一定的厚度，外形做成弧形结构，外表喷塑处理。
碳纤维床板选用碳纤维表面和硬质泡沫材料填充，碳纤维保证低衰减率，泡沫材料保证一定的硬度。
（二）承重
承重是指物体所承受的重量，对床板进行承重试验，主要检验床板在载荷条件下是否发生形变，以及形变量有多大。对两种床板进行荷载试验，将床板一端先行固定在床架上，床板可以水平运动，模拟实际临床的采集，在床板上均匀荷载270kg。经测试得出，因铝型材强度和厚度偏小，铝床板的形变量大于碳纤维床板，但铝床板和碳纤维床板都符合应用的需求。因为在实际使用中，当床板伸出到一定距离时，会搭接在另一侧的机架圆筒托轮上，起到一定的支撑作用，这样可以缓解床板的形变程度，提高了可靠性。
（三）衰减率
衰减率，又称衰减系数、线衰减系数[1]，是指光子经过介质的路径元时，发生相互作用（相干散射除外）的给定能量的光子数的份额dI/I，与该路径元长度之比值。
使用150mm直径的有机玻璃模型[2]，加入伽玛射线放射源99m Tc约40MBq，置于核医疗影像设备的探头视野中心，面源与探头间隔一定的距离，在加床板和不加床板两种条件下，观测探头接收到的伽玛事件数，计算床板的衰减率。最终计算结果为：铝床板和碳纤维床板的平均衰减率分别约为4%和4.88%，满足使用要求，且铝床板的透过率优于碳纤维床板。
（四）成本及加工周期
铝床板运用钣金制品成形工艺，包括切割下料、冲裁加工、弯压成形等方法，将板材制成毛坯件，再进行表面喷塑处理。单独加工一块铝床板需要约1个星期，而报价约为千元左右。
而碳纤维床板制作工艺更加复杂一些，况且材料成本比较高，同样大小的床板，报价在万元以上。而限于材料原因，一块碳纤维床板至少需要一个月才能交货。
由此看来，铝床板的供货周期及加工成本与碳纤维床板相差很大。
三、结论
尽管目前核医疗影像设备一般都采用碳纤维床板，但出于对成本及生产周期的考虑，本文提出了一种替代型材----铝合金床板。为了保障一定的强度，同时考虑更少的伽玛射线衰减，将铝床板的厚度选定为3mm。
通过对两种床板的材料、外观、承重、衰减率、成本和加工周期等方面进行综合对比，铝床板从性能外观上符合使用要求，并且成本低，周期短，利于规模生产。总之，铝床板可以替代碳纤维床板应用于核医疗影像设备。
参考文献：
碳纤维范文第6篇
1、碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。
2、碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。
良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。
（来源：文章屋网 ）
碳纤维范文第7篇
关键词：碳纤维；固定纸卡；影响；显著性；趋势性
1 引言
碳纤维的高比强、高比模、耐高温等优良性能使其得到广泛的应用[1-3]。作为理想的高性能材料，碳纤维被广泛应用于航空、航天等高科技领域以及化工、电子、冶金、汽车、医疗和体育等一般工业领域，具有广泛的发展前景[4]。作为结构材料应用时，碳纤维复合材料的力学性能很大程度上依赖于碳纤维的力学性能，因而对碳纤维的伸长率、模量的准确测试是对其评价的一个重要内容，它涉及碳纤维复合材料的设计与使用[5-9]。
在碳纤维的几个力学参数中，纤维的伸长率和模量是很难准确测试的。原因是碳纤维极细（5μm ～8μm） ，为脆性、高强低伸纤维。它的伸长率在0.5%～2.0%之间。这就使得拉伸过程的各种因素对结果极易产生显著影响。这些因素有很多，例如测试系统本身的传感和误差、固定纤维用的固定纸卡的种类及刚度、环境的温湿度、人为操作的误差等。
作者查阅国内外大量的关于碳纤维力学性能测试的文章，发现测试过程中的固定纸卡对碳纤维模量测试方面仅有少量研究。未能找到不同固定纸卡是否对结果有显著影响，以及用什么样的纸卡更为合适。因此本文主要研究了不同的固定纸卡对碳纤维的断裂强度、伸长率和模量产生具体多少影响，从而提出更为适合碳纤维强伸性试验用的固定纸卡。
2 碳纤维单丝强伸试验
2.1 试验样品
试验采用市售商品日本东丽公司聚丙烯腈（ PAN） 基碳纤维，牌号 T300B-12K，简称 T300，它是国际公认的通用级标准碳纤维，性能参数见表1
2.2 仪器与设备
OLYMPUS BX51型显微镜，上海新纤仪器有限公司的XQ-1A型单纤维拉伸试验机。
2.3 制样
碳纤维单丝的强伸试验不同于其他柔性纤维的单纤维试验。碳纤维不能直接夹持在预定隔距的两夹头间。其原因很简单，一是纤维的脆性使整个夹持成功率极低，纤维往往在夹持过程中就因弯折而断裂。二是即使夹持成功，夹持端会对纤维产生损伤，使纤维的断裂发生在钳口处，所测数据不能反映纤维的真实特性。因此，碳纤维单丝的强伸试验首先要求将单根碳纤维粘贴于特制的试样卡上，如图1所示。之后再用显微镜逐根观察确定所固定的纤维是否是单纤维。
2.4 试验方案
设定三个不同的固定纸卡，这三种纸卡的性能见表2。
表2 选择试验用的三种纸卡的性能
3 结果与分析
3.1 数据分析
根据对成功拉伸的碳纤维分析其拉伸曲线，计算得出表3数据。
从表3可以看出，固定碳纤维所用的不同断裂强度的纸卡对碳纤维的断裂强度、伸长率和模量的测试结果有所不同。但是否存在显著影响还需要对它们进行T检验。
3.2 不同断裂强度纸卡对碳纤维断裂强度显著性分析
对不同断裂强度纸卡测试的碳纤维强度值做数理统计的T检验。当P
表4显示，任何一种断裂强度的纸卡，测试结果都无显著差异，说明固定纤维用的纸卡对碳纤维的拉伸强度的测试结果影响较小，可以忽略不计。
3.3 不同断裂强度纸卡对碳纤维断裂强度趋势性分析
根据表4的数据，对不同断裂强度的纸卡测得的纤维断裂强度进行分析，如图2所示。
从图2 结果来看，并未发现纤维断裂强度的差异随着固定纸卡断裂强度有任何趋势性的变化。
3.4 不同断裂强度纸卡对碳纤维伸长率测试影响的显著性分析
同样对这三个隔距下不同断裂强度纸卡的碳纤维伸长率值做数理统计的T检验。当P
从测试结果可看出，当拉伸隔距为20mm时，固定碳纤维所用的纸卡的断裂强度对测试结果是有显著影响的。纸卡的断裂强度为154.36N和439.80N时均会产生显著影响。所以测试碳纤维的伸长率，不能随意选择纸卡。
3.5 不同断裂强度纸卡对碳纤维伸长率测试影响的趋势性分析
根据表5的数据，对不同断裂强度的纸卡测得的纤维伸长率进行分析，如图3所示。
从图3可以看出，碳纤维伸长率的测试结果，随着固定纸卡断裂强度的增加而下降。
3.6 不同断裂强度的纸卡对碳纤维模量测试影响的显著性分析
同样对不同断强纸卡的碳纤维模量值做数理统计的T检验。当P
从测试结果可以看出，固定碳纤维所用的不同断裂强度的纸卡对碳纤维模量的测试发生了极显著的影响，所以测试碳纤维的模量，绝对不能随意选择纸卡。
3.7 不同断裂强度的纸卡对碳纤维模量测试影响的趋势性分析
根据表6的数据，对不同断裂强度的纸卡测得的纤维模量进行分析，如图4所示。
从图4可以看出，碳纤维模量的测试结果，随着固定纸卡断裂强度的增加而增加的。
碳纤维范文第8篇
[关键词]碳纤维复合材料；特性；应用
1、引言
碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，主要作为增强材料与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成结构材料，其比强度、比模量综合指标在现有材料中是最高的，力学性能颇具优势，所以被广泛应用于各个领域。
2、碳纤维材料的特性
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特殊纤维，由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的，其含碳量随种类不同而异，一般90%以上，不仅具有一般碳素材料的特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，但仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密结合才能达到补强的目的，具体具有以下特性：
（1）沿纤维轴方向有很高的强度，碳纤维的拉伸强度为2～7GPa，约为钢材的10倍，其树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430Gpa亦高于钢，经应力疲劳数百万次的循环试验，其强度保留率仍有60%，而钢材为40%，铝材为30%，玻璃只有20%～25%，所以所取安全系数为最低，但碳纤维的径向强度不如轴向强度，剪断强度弱，耐冲击性差；
（2）非氧化环境下具有突出的耐热性能，可以耐受2000℃以上的高温，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大；
（3）外形有显著的各向异性、柔软，可加工成各种织物、毡、席、带、纸及其他材料；
（4）热膨胀系数小，变形量小，结构尺寸稳定性好；
（5）具有极好的纤度，一般仅约19g，密度约为1.5～2g/cm3，比重比铝还要轻，重量约为钢材的1/5，比强度却是铁的20倍；
（6）耐腐蚀性好，碳纤维的成分几乎是纯碳，而碳又是最稳定的元素之一，除强氧化酸以外，能在各种有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，不存在生锈问题；
（7）耐磨性好，与金属对磨时，损耗很少，可制成高级的摩擦材料。
3、碳纤维在各领域的应用
据报道航天飞行器的重量每减少1Kg，就可使运载火箭减轻500Kg，所以在航空航天工业中争相采用先进复合材料，由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，因其比重小、刚性好和强度高而成为火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备中必不可少一种先进材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上，可大大减轻重量，提高导弹的射程和冲击能力；碳纤维应用在舰艇上可减轻结构重量，增加舰艇有效负载，从而提高运送作战物资的能力；在飞机上大量应用碳纤维环氧复合材料能够减轻重量、节省燃油、降低排放、减少温室气体的排放；用碳纤维制作的耳机重量轻、强度好，既能减轻头部压力，又提高了人员佩戴的舒适性。
在土木建筑领域，碳纤维也应用在工业与民用建筑物、铁路、公路、桥梁、隧道、烟囱、塔结构等的加固补强，具有密度小、强度高、耐久性好、应变能力强、抗腐蚀能力强的特点，可耐酸、碱等化学品腐蚀， 柔韧性佳。用碳纤维管制作的桁梁构架屋顶， 比钢材轻50%左右， 使大型结构物达到了实用化的水平，而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高， 碳纤维做补强混凝土结构时， 不需要增加螺栓和铆钉固定， 对原混凝土结构扰动较小， 施工工艺简便。
在运动休闲领域中，像球杆、钓鱼竿、网球拍、羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等运动用品都是碳纤维的主要用户之一。体育应用中的重要应用为球棒和球拍框架，全世界40%的球棒都是由碳纤维制成的，全世界碳纤维钓鱼杆的产量约为每年2000万副，网球拍框架的市场容量约为每年600万副，碳纤维还应用在划船、赛艇等其它海洋运动中。
日常用品中音响、浴霸、取暖器，远红外理疗产品等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品都会应用到碳纤维。
4、结束语
由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好、设计性好以及可大面积整体成型等诸多优点，已在航空航天、国防军工和民用工业领域得到广泛应用。据《2013-2017年中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示我国是碳纤维需求大国，2011年碳纤维市场规模达到6811.22吨，然而受供应不足的影响，国内碳纤维市场发展相对较为缓慢，预计未来几年，随着供应量的提升以及宏观经济的整体性好，我国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长，不过国产碳纤维落后的技术却成为制约着我国碳纤维行业健康稳健发展的“拦路虎”，这直接导致我国碳纤维产品质量与进口产品之间的明显差距，也极大地限制了国产碳纤维产品在高端领域的应用，目前我国碳纤维产品在应用上集中于低端领域，在碳纤维质量要求较高的航空航天领域的应用比例仅为3%，远远没达到国际上碳纤维行业在航空航天领域应用占比的平均水平，而在质量要求相对较低的运动休闲用品领域，碳纤维的应用比例却高达80%左右，四倍于国际上碳纤维在运动休闲用品领域应用的平均水平，随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高碳纤维的生产工艺技术水平。
参考文献
[1]Doug Smock.准备迎接碳材料革命.美国 技术专题