碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000MPa也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，其耐沖擊性卻較差，容易損傷，所以在制造成為結(jié)構(gòu)組件時(shí)，往往利用其耐拉質(zhì)輕的優(yōu)勢(shì)而避免去做承受側(cè)面沖擊的部分。
由碳纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合而成的復(fù)合材料，由于其比重小、剛性好和強(qiáng)度高而成為一種先進(jìn)的航空航天材料。因?yàn)楹教祜w行器的重量每減少1公斤，就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤。所以，在航空航天工業(yè)中爭相采用先進(jìn)復(fù)合材料。有一種垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)，它所用的碳纖維復(fù)合材料已占全機(jī)重量的1/4，占機(jī)翼重量的1/3。據(jù)報(bào)道，美國航天飛機(jī)上3只火箭推進(jìn)器的關(guān)鍵部件以及先進(jìn)的MX發(fā)射管等，都是用先進(jìn)的碳纖維復(fù)合材料制成的。

碳纖維在生產(chǎn)過程中非常容易出現(xiàn)的難題

常見的制作工藝有鉆削、制孔、激光切割。鉆削加工工藝用于確保預(yù)制構(gòu)件的精密度，碳纖維歸屬于一種難鉆削原材料，關(guān)鍵是由于碳纖維原材料強(qiáng)度高、虛梁抗壓強(qiáng)度低，而具體表現(xiàn)為數(shù)控刀片損壞快、鉆削摩擦阻力大、鉆削溫度過高造成的層次、燒蝕。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件必須安裝規(guī)定時(shí)，一般必須開展制孔零件加工，同樣非常容易造成數(shù)控刀片損壞及其層次，層次部位非常容易反映在出入口層。也有直徑收攏、規(guī)格精密度無法保證，出入口層邊沿易造成、金屬拉絲、崩塊。激光切割加工工藝也是碳纖維生產(chǎn)加工中常見的一種，在激光切割過全程極易造成二種缺點(diǎn)，一是創(chuàng)口危害，二是虛梁層次，虛梁層次是內(nèi)部機(jī)構(gòu)變松散，促使預(yù)制構(gòu)件抗壓強(qiáng)度減少。

碳纖維結(jié)構(gòu)的控制

目前，關(guān)于碳纖維的研究重點(diǎn)已經(jīng)從制備、象征和吸附性能等一股性研究工作轉(zhuǎn)移到具有新結(jié)構(gòu)特征的研發(fā)。

碳纖維的孔徑以微孔為主，而且分布呈單分散型，適用于氣相吸附和低相對(duì)分子質(zhì)量分子（小于300）液相吸附。針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域，需要采用控制活化工藝、催化活化法和蒸鍍法對(duì)碳纖維的孔徑進(jìn)行必要的控制和調(diào)整。如在不同類型和形態(tài)的碳前驅(qū)體中添加一定數(shù)量的KOH ，然后在一定溫度下碳化，可形成超大比表面積的活性炭和活性碳纖維，其微晶結(jié)構(gòu)細(xì)晶化趨勢(shì)很明顯。