碳纖維管取暖器的優(yōu)缺點(diǎn)

【專(zhuān)家解說(shuō)】：　　碳纖維管取暖器的優(yōu)缺點(diǎn) 　　:碳纖維主要是制成碳纖維增強(qiáng)塑料這種復(fù)合材料來(lái)應(yīng)用碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料所做的飛機(jī)不但輕巧，而且消耗動(dòng)力少，推力大，噪音小；用碳纖維制電子計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)，能提高計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存量和運(yùn)算速度；用碳纖維增強(qiáng)塑料來(lái)制造衛(wèi)星和火箭等宇宙飛行器，機(jī)械強(qiáng)度高，質(zhì)量小，可節(jié)約大量的燃料。1999年發(fā)生在南聯(lián)盟科索沃的戰(zhàn)爭(zhēng)中，北約使用石墨炸彈破壞了南聯(lián)盟大部分電力供應(yīng)，其原理就是產(chǎn)生了覆蓋大范圍地區(qū)的碳纖維云，這些導(dǎo)電性纖維使供電系統(tǒng)短路。 目前，人們還不能直接用碳或石墨來(lái)抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機(jī)纖維跟塑料樹(shù)脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱炭化而成 碳纖維是纖維狀的碳材料，其化學(xué)組成中含碳量在90%以上。由于碳的單質(zhì)在高溫下不能熔化（在3800K以上升華），而在各種溶劑中都不溶解，所以迄今無(wú)法用碳的單質(zhì)來(lái)制碳纖維。 碳纖維可通過(guò)高分子有機(jī)纖維的固相碳化或低分子烴類(lèi)的氣相熱解來(lái)制取。目前世界上產(chǎn)生的銷(xiāo)售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的。其產(chǎn)生的步驟為A預(yù)氧化：在空氣中加熱，維持在200-300度數(shù)十至數(shù)百分鐘。預(yù)氧化的目的為使聚丙烯腈的線(xiàn)型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，以使其在高溫碳化時(shí)不熔不燃而保持纖維狀態(tài)。B碳化：在惰性氣氛中加熱至1200-1600度，維持?jǐn)?shù)分至數(shù)十分鐘，就可生成產(chǎn)品碳纖維；所用的惰性氣體可以是高純的氮?dú)?、氬氣或氦氣，但一般多用高純氮?dú)?。C石墨化：再在惰性氣氛（一般為高純氬氣）加熱至2000-3000度，維持?jǐn)?shù)秒至數(shù)十秒鐘；這樣生成的碳纖維也稱(chēng)石墨纖維。 碳纖維有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長(zhǎng)的纖維的克數(shù)），一般僅約為19克；拉力高達(dá)300KG/MM2；還有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電、傳熱、彭脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。目前幾乎沒(méi)有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優(yōu)異性能。 目前，碳纖維主要是制成碳纖維增強(qiáng)塑料來(lái)應(yīng)用。這種增強(qiáng)塑料比鋼、玻璃鋼更優(yōu)越，用途非常廣泛，如制造火箭、宇宙飛船等重要材料；制造噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)；制造耐腐蝕化工設(shè)備等。 羽毛球：現(xiàn)在大部分羽毛球拍桿由碳纖維制成?！咎祭w維 】carbon fibre 含碳量高于90％的無(wú)機(jī)高分子纖維 。其中含碳量高于99％的稱(chēng)石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無(wú)蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線(xiàn)透過(guò)性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬?gòu)?fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理 碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得；按狀態(tài)分為長(zhǎng)絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強(qiáng)度大于4000MPa的又稱(chēng)為超高強(qiáng)型；模量大于450GPa的稱(chēng)為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈基碳纖維。 碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車(chē)板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。碳纖維 由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經(jīng)氧化、炭化等過(guò)程制得的含碳量為90%以上的纖維。 　　碳纖維目前在替代采暖材料核心發(fā)熱體上也有新的貢獻(xiàn)，國(guó)外，在很多節(jié)能采暖設(shè)備的核心發(fā)熱體上已經(jīng)由以前普遍采用的金屬材料逐步升級(jí)到碳纖維材料，碳纖維材料在采暖方面的應(yīng)用主要考慮利用了材料的耐腐蝕，抗氧化（金屬容易氧化造成局部擊穿），高穩(wěn)定性，壽命更長(zhǎng)（很多產(chǎn)品在300攝氏度下普遍能夠達(dá)到穩(wěn)定工作100000小時(shí)的時(shí)間），熱轉(zhuǎn)換率高（97％以上）等特點(diǎn)。由于我國(guó)在碳纖維材料生產(chǎn)研發(fā)方面相對(duì)還處在落后的境況，高質(zhì)量的碳纖維材料還是依靠日韓進(jìn)口，所以?xún)r(jià)格居高不下，但隨著國(guó)內(nèi)合資、合作形式的出現(xiàn)，以碳纖維為核心技術(shù)的產(chǎn)品卻已經(jīng)走入了尋常消費(fèi)者的家中。 　　碳纖維產(chǎn)品在采暖方面的應(yīng)用分了不少形式，比如短纖，短切纖維通常用在如“碳晶”“地暖膜”等采暖產(chǎn)品上，石墨類(lèi)產(chǎn)品在早起的采暖膜中應(yīng)用比較廣泛，膜類(lèi)產(chǎn)品除了在采暖上有所應(yīng)用，在熱水器，工業(yè)設(shè)備恒溫環(huán)境保障方面應(yīng)用也是十分廣泛。