炭纤维（Carbon Fiber，CF），顾名思义，既有碳质材料的固有特性，又有纺织纤维的可加工性，是由有机纤维经一系列热处理转化而成的含碳量高于 90% 的无机纤维。高性能炭纤维的拉伸强度在 3500～8000 MPa，拉伸模量 230～ 690 GPa（沥青基炭纤维甚至达到 900 GPa），比强度分别比钢和铝合金高 16 倍和12 倍以上，密度仅为钢的四分之一。在非氧化气氛条件下，炭纤维可以在 2000 °C 的高温下使用。总之，炭纤维具有轻质、高强、高模、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷以及良好的可设计性、可复合性等一系列其它材料所不可替代的优良性能。       炭纤维可按照原料来源类型、性能等不同维度分类。 （1）按照原料类型可分为聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）基、沥青（Pitch）基（各向同性、中间相）和粘胶（Rayon）基等炭纤维。其中，PAN 基炭纤维占据主流地位。 （2）按照力学性能（主要包括拉伸强度和拉伸模量），如日本的 T300～ T1200、M40～ M70J 系列和美国的 IM 系列。中国国标 GB/T26752-2020 将 PAN 基炭纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类。 （3）按丝束规格，1K、3K、6K、12K 和 24K（1K 代表每束炭纤维丝中有 1000 根单丝）为小丝束炭纤维，48 K 以上炭纤维为大丝束。        炭纤维研究始于百年前人类对光明的追求，发展于 1960s 航天技术对材料苛刻的要求。 1860 年英国的约瑟夫·斯旺（J. Swan）和 1879 年美国的爱迪生（T. Edison）试图用竹子和纤维素纤维制成的炭纤维作灯丝，开辟了炭纤维研制的先河。 1958 年美国联合碳化物公司的罗格·贝肯（Roger Bacon）发现了“石墨晶须（Graphite Whiskers）”超高强度现象，开创了炭纤维增强复合材料的科学基础。 1959 年美国联合碳化物公司推出"Thornel-25"粘胶基炭纤维，成为世界上第一个商品化炭纤维，当时比黄金昂贵，成为“黑色黄金”。1959 年，日本大阪工业技术研究所的近藤昭男（AkioShindo）发明了以 PAN 基纤维为原料制取炭纤维的新方法，促进了炭纤维工业的大发展。 1963 年，英国航空研究所的瓦特（W. Watt）等人打通了将牵伸贯穿于氧化炭化始终的制造高性能 PAN 基炭纤维新工艺，使 PAN 基炭纤维成为主流产品。上述学者对炭纤维技术做出了开创性的贡献。       二十世纪六十至九十年代，PAN 基炭纤维进入发展热潮期，美国和日本相继突破了 T300、T700、T800 与 T1000 炭纤维技术，炭纤维增强树脂成为航空航天器等尖端装备的主要结构材料。本世纪以来，再次出现高端炭纤维产品的竞争热潮，日本东丽株式会社和美国赫氏集团陆续推出 T1100G、M40X、T1200 和 IM10、HM50 等新一代炭纤维，中国开发出中大直径高“压拉比”T800 级炭纤维。        1960s 年代，中国科学院山西煤炭化学研究所、长春应用化学研究所、化学研究所开始 PAN 基炭纤维的研究，1970s 突破了高强Ⅰ型、Ⅱ型炭纤维技术，支撑了航天型号的发展。近年来，中国的炭纤维技术有了长足的进步，基本涵盖了全球的大部分牌号和规格，在吉林省、京津冀、长三角、环渤海地区形成产业的集聚区。         炭纤维虽然诞生于 1950s 的冷战时期，其首个市场化应用是 1972 年的钓鱼竿产品。此后，炭纤维应用快速向以航空航天器主结构材料为代表的高端化发展。炭纤维主要用于飞机、运载火箭、导弹、航空器、空间平台，以及风电叶片、压力容器、建筑、体育休闲、电力电缆、轨道交通车辆和电动汽车等多个领域。炭纤维是集军事价值与经济价值于一身的重要战略物资，是实现重大工程和高端装备建设的物质基础，也是推动新能源、交通运输、体育健康等战略性新兴产业升级的引擎。

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