碳纤维有什么用途？

随着科学技术的发展，有一些新出现的科技产品都与新材料有很大的联系，就是因为新材料一般都会拥有更加优异的性能，从而使新的科技产品在性能上也会得到一定程度的改变。

现在我要说的是一种复合材料，它就是碳纤维，碳纤维作为一种复合材料，它的含碳量超过了95%，并且是由人工合成的材料。我们都知道碳元素的化学性质是比较稳定的，因此自身也带有了耐腐蚀的特点，但这个化学上的稳定性并不包括燃烧，例如碳经过一定的排列组合之后，形成了一种特定的结构，就像金刚石那样，可以成为自然界中天然形成最硬的物质，但金刚石还是可以燃烧的。

其实碳经过了一定的排列组合之后，形成的碳纤维与我们平时所认识的碳拥有很大的差别。因为我们平时最常见的碳就是木炭了，常常都被我们用作烧烤的材料，将它拿在手里是比较脆的，很容易就能折断，但碳纤维的强度可以很高，通常可以达到钢铁的7~9倍。

另外，碳纤维也拥有了耐高温的特点。当然要是达到了一定的条件之后，碳纤维同样还是可以继续燃烧的，不过它的温度一般都是要达到1000℃以上。由于它的强度比较高，所以通常也将碳纤维做成管状的样子，而且管壁也非常薄，材料也会变得非常轻。

正是基于碳纤维的这些特点，碳纤维也在很多的领域中得到广泛的使用，例如从我们日常生活中所使用的鱼竿、羽毛球拍以及自行车等等，由于它的重量比较轻，而且强度也比较高，所以这些物品使用起来非常方便，更省力气，也比较耐磨，不会因为使用的时间比较长了就会出现磨损严重的现象。

也正是因为碳纤维的应用范围非常广泛，而且价值也比较高，但它的生产技术却不容易，这也造成了它的价格比较高，所以人们也给他起了一个外号叫作“黑色黄金”。

那么，碳纤维是如何生产出来的呢？碳纤维是以纤维丝作为原材料，经过高温碳化以及化学氧化等化学处理之后，最后再涂上一层树脂，就能得到一种新的高性能材料。根据应用中碳纤维需要有不同的性能，所以在碳纤维的制造过程中，也可以添加其他材料，来达到性能的改变。

中国开始研究碳纤维的时间也不算太晚，在上个世纪60年代就已经开始了，但进展非常缓慢，等到了70年代，才真正实现了碳纤维从0~1的突破。但中国碳纤维的发展，此后乃至到了20世纪结束都没有太多的消息。

在2018年，中国的碳纤维产量已经达到了3.56万吨，超过了一般的2.68万吨，美国的产量是3.73万吨，无疑中国在产量上已经超过了日本，但在性能上我们还是落后很多，这并不是我们的科学家不够努力，不是因为美国、日本等企业研发的时间比较早，我们真正发力研发的时间比较晚，才造成了这种局面。

幸好在2020年，中国的科学家成功制取的聚丙烯腈基中空碳纤维通过验收，这也标志着我国也在聚丙烯腈基碳纤维领域正式成为全球的第3个国家，原先拥有的两个国家分别是德国和日本，这种性能的碳纤维，连美国也还没有研发出来。

聚丙烯腈基碳纤维是属于T-1000级超高强度碳纤维，它拥有更高的强度，而且综合性能相对也比T800的碳纤维更为优越，用于制造出来的飞机和火箭的性能也会变得更加优秀。像这些性能非常优越的碳纤维材料，美国和日本通常都是垄断的，并且禁止向我国出口，而现在我国已经实现了可以自主研发这种优秀的碳纤维材料，也就不用再担心别人卡脖子了。

我国科学家研制出这种超高强度碳纤维材料的意义还是非常大的，我们不仅可以摆脱被别人掐脖子的命运，而且国际市场的价格也马上暴跌。在我们还没有能生产出这种超高强度碳纤维材料的时候，国际市场的价格通常都是2万元一公斤，当我们有这种生产能力之后，就变成了1万元一公斤，真的是改变了不少。

综上所述，碳纤维作为一种新型的复合材料，它的性能非常优越，在很多高科技产品中都会有它的应用；虽然中国在研究碳纤维这方面的起步时间并不算太晚，但由于受到许多条件的限制，碳纤维的研究长时间都没有得到很大的进展。在师昌绪院士的大力推动之下，中国的碳纤维材料终于迎来了春天，获得了大力的发展，在2018年的时候，产量就已经超过了日本，不过我们也不会因为这些成绩就沾沾自喜，还会继续努力研究出性能更加优越的碳纤维材料。