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一、碳纤维复合材料发展史

碳纤维复合材料的发展史应包含碳纤维的发展史何其复合材料应用史。碳纤维是碳材料的一种新形式。我们已经知道碳材料结构由四种类型，一是无定形碳、而是石墨、三是金刚石、四是白碳。碳纤维含碳99%以上，主要是石墨和无定形碳，纤维形状是一种新的应用形式。1880年人类制造了批电灯泡，那是电灯泡的灯丝就是当时人类研制的批碳纤维，直到1901年发明钨丝后才不用它做灯丝了。目前国内投资碳纤维热度不减，几乎每月都能听到新的碳纤维项目出现的消息。到1950年美国空军材料研究所由于军工的需求，加紧对碳纤维研究，1959年由联合碳化合物公司实现了高强碳纤维的生产工艺。与此同时，1962年日本旭炭公司在远藤教授研究的基础上实现以聚纤维为原料，经过预氧化（不熔化）、1300℃以上高温炭化而得到有实用价值的通用碳纤维的工业生产线。1970年以后东丽公司、东邦公司相继参加聚丙烯腈基碳纤维的生产开发，形成2吨╱年的规模。1978年产量达1000t。20世纪80年代后期批量生产的M30、M60、T1000等石墨化程度更高的碳纤维。随后碳纤维在全世界需求量随年逐增

的技术支撑，国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。

碳纤维及其复合材料的应用领域

类别

应 用

领 域

利用碳纤维的特性

航天航空

飞机

一次结构材料;主翼、尾翼、机体

二次结构材料；辅翼、方向舵、升降舵

内装饰材料：舵底板、行李架、厕所、座椅

制动刹车盘、刹车片

隐身材料：结构隐身材料

轻量化、耐疲劳、耐热性

宇宙飞行器

卫星：抛物面天线、太阳能电池梁、壳体结构材料，航天飞机：机翼、头锥、刹车盘

耐磨损、导热性

导弹、火箭

喷管、发动机罩、防热材料、仪器舱、导弹发射筒

轻量化、耐烧蚀、耐热

其他

宇宙空间站、卫星发电站、太空望远镜

轻量化、尺寸稳定性、耐热

文体器材

钓具

网拍类

高尔夫球

钓竿、滑轮

网球拍、羽毛球拍

高尔夫球杆、棒头

冰球棒、滑雪板、自行车、赛车、赛艇、游艇、划艇、

水上划艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋

轻量化、刚性、敏感性，

吸能减震性

1972年，美国Hercules公司开始生产PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒

1973年，日本东邦人造丝公司开始生产PAN基碳纤维（0.5吨/月） 日本东丽公司扩产5吨/月

1974年,碳纤维钓竿、高尔夫球棒迅速发展日本东丽公司扩产13吨/月

1975年,碳纤维网球拍商品化美国UCC公司公布利用中间相沥青制造高模量沥青基碳纤维“Thornel—P”

美国UCC的高性能沥青基碳纤维商品化

1976年,东邦人造丝公司与美国塞兰尼斯进行技术合作住友化学与美国赫格里斯（Hercules）成立联合公司

1979年,日本碳公司与旭化成工业公司成立旭日碳纤维公司

1980年,美国波音公司提出需求高强度、大伸长的碳纤维

1981年,台湾台塑设立碳纤研究中心，日本三菱人造丝公司与美国Hitco公司进行技术合作 1984年,台湾台塑与美国Hitco公司进行技术合作，日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T800

1986年,日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T1000

1989年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M60

1992年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M70J,杨氏摸量高达690GPa