碳纖（Carbon Fiber）是由經環氧塗層處理和石墨壓織的碳化纖維製成的。其優點是重量輕，抗張強度高，在所有密度低的人造合成手柄材料中，碳纖可能是最堅固的。碳纖也是一種高度加工的材料，因此一般也被用在高端產品上。
基本介紹
- 中文名：碳纖
- 外文名：Carbon Fiber
- 組成：環氧塗層和石墨壓織
- 特點：重量輕，抗張強度高
碳纖簡介,碳纖維之種類,碳纖維之研製,
碳纖簡介
其由碳引起的反光很引人注目，外觀很具有未來派色彩。
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。
碳纖維之種類
經高溫處理後，其含碳量超過90%以上之纖維材料，稱之為碳纖維。碳纖維之種類分類有許多方法，可依原料、特性、處理溫度與形狀來分類。若依原料可分為纖維素纖維繫之嫘縈（Rayon）系與木質（Lignin）系；聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系；瀝青（Pitch）系；酚樹脂系與氣相碳纖系等六種。若依特性則分為普通碳纖維；高強度高模數碳纖維與活性碳纖維等三種。普通碳纖維之強力在120㎏/㎜2以下，楊氏模數（Young掇 Modulus）在10000㎏/㎜2以下者稱之；高強度高模數者，則強力在150㎏/㎜2以上，模數在17000㎏/㎜2以上時稱之。
若依加工處理溫度分類時，則可分為耐炎質；碳素質與石墨質等三種。耐炎質碳纖之處理加熱溫度為200～350℃，可供作電氣絕緣體；碳素質碳纖之處理加熱溫度為500～1500℃，可供電氣傳導性材料用；石墨質碳纖之處理加熱溫度在2000℃以上，除耐熱性與電氣傳導性提高外，亦具自我潤滑性。
若按碳纖維製品之形狀分類時，可分為棉狀短纖維；長絲狀連續纖維；纖維束（Tow）；織物；氈毯與編制長形物等。
碳纖維之研製
3.1 嫘縈系碳纖維
嫘縈纖維素纖維加熱處理時不會熔融，若在無氧狀態下的不活性氣體（Inert Gas）中加熱處理，則極易取得碳纖維。
3.2 聚丙烯腈系碳纖維
聚丙烯腈（PAN）系碳纖維之製造工程大致可分為聚丙烯腈纖維之製備；安定化工程（耐炎化）；碳化工程；表面處理與上漿工程；石墨化工程等五個程式。
3.3 瀝青系碳纖維
原油經900℃以上之高溫提煉後的殘渣中，約含有95wt%之碳質，若以電解法去除其中之硫酸，再經水洗後可得純度極佳之瀝青（Pitch）。
3.4 氣相成長碳纖維
氣相成長碳纖維有基材上成長法與流體化觸媒成長法兩種。將鐵、鈷、鎳等金屬微粒（M）加熱至1100℃，令乙炔（C2H2）熱分解脫氫形成碳素沈積成長於金屬微粒下方，形成碳纖維。為基材上成長法之簡圖，可知其間須餵入氫（H2）氣與苯（C6H6）等氣體。
3.5 活性碳纖維
目前商業化之活性碳的形態有粉末狀；顆粒狀與纖維狀等三種，其中粉末狀活性碳（Powdered Activated Carbon，簡稱PAC），大多由木屑製成，平均尺寸約為15～25μm；顆粒狀活性碳（Granular Activated Carbon，簡稱GAC），大致由煤、瀝青粉末製成，平均尺寸約為4～6㎜；纖維狀活性碳（Activated Carbon Fiber，簡稱ACF），則大多由PAN、Rayon、Pitch與Phenolic Resin等纖維製成，平均直徑約為7～15μm。
