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    碳纖維的結構

     碳纖維的結構

    碳纖維的結構決定于原絲結構和炭化工藝。對有機纖維進行預氧化、炭化等工藝處理,除去有機纖維中碳以外的元素按,形成聚合多環芳香族平面結構。在碳纖維形成過程中,隨著原絲的不同,質量損失可達10-80%,形成了各種微小的缺陷。但無論用哪種材料,高模量的碳纖維中的碳分子平面總是沿纖維軸平行的取向。用X-射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發現,真實的碳纖維結構并不是最基本結構單元,一般由數張十張層片組成石墨微晶,這就是碳纖維的二級結構單元。層片之間的距離叫面間距d,由石墨微晶組成原纖維,其直徑為50nm左右,長度為數百nm,這是纖維的三級結構單元。碳纖維結構是高倍拉伸的、沿軸向擇優取向的原纖維和空穴構成的高度有序織態結構。影響碳纖維強度的重要因素是纖維中的缺陷。碳纖維中的缺陷主要來自兩方面,一方面是原絲帶來的缺陷,另一方面是炭化過程中產生的缺陷。原絲帶來的缺陷在炭化過程中可能消息小部分,而大部分將保留下來,變成碳纖維的缺陷,同時,在炭化過程中,由于大量的元素以及各種氣體的形成逸出,使纖維表面和內部形成空穴和缺陷。
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