來探討一個(gè)專業(yè)問題,碳纖維是有機(jī)還是無機(jī)材料?
 
從現(xiàn)有的資料中,我們可以了解到碳纖維是含碳量高于90%的高分子纖維,如果含碳量高于99%,就變成了石墨纖維。不管是碳纖維還是石墨纖維,它們都含有高比例的碳元素。學(xué)過化學(xué)的人應(yīng)該知道,是有機(jī)還是無機(jī),跟物質(zhì)內(nèi)部的碳、氫等元素脫不開關(guān)系,那碳纖維怎么劃分呢?
 
目前生產(chǎn)制備的碳纖維多為PAN基碳纖維,全名聚丙烯腈基碳纖維,這就比較有意思了。聚丙烯腈通過資料查詢,它的化學(xué)分子式為(C3H3N)n,其中有碳、氫和氮3種元素,單是這么看的話,碳纖維或許是有機(jī)材料呢。
 
 
但實(shí)際答案是,碳纖維屬于無機(jī)非金屬高分子材料。
 
首先碳纖維雖然是由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維和黏膠纖維這3種有機(jī)材料加工而來,但是我們得了解這個(gè)加工過程是怎樣的。以上3種材料經(jīng)過高溫處理,幾乎完全碳化成新的材料(內(nèi)部幾乎全部是碳元素),也就是碳纖維或石墨纖維,這種人工處理而來幾乎都是碳元素的材料,屬于無機(jī)材料無疑。
 
其次碳元素區(qū)別于金屬材料,但卻用于超越多種金屬材料的強(qiáng)度和模量,同時(shí)密度只是鐵的幾分之一。
 
最后碳纖維沒有固定的結(jié)構(gòu)單元,不同于石墨的片狀結(jié)構(gòu),也異于金剛石的正四面體結(jié)構(gòu),相對(duì)雜亂,應(yīng)歸屬于高分子化合物的范疇。
 
最后總結(jié)一下,碳纖維屬于無機(jī)非金屬高分子材料。碳纖維具備碳材料的強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟性兩種性能,是目前受到全球追捧的新型材料之一。目前高強(qiáng)高模性碳纖維是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的性能之王,普遍應(yīng)用于宇宙飛船上,用來對(duì)抗外太空惡劣的環(huán)境。