来探讨一个专业问题,碳纤维是有机还是无机材料?
 
从现有的资料中,我们可以了解到碳纤维是含碳量高于90%的高分子纤维,如果含碳量高于99%,就变成了石墨纤维。不管是碳纤维还是石墨纤维,它们都含有高比例的碳元素。学过化学的人应该知道,是有机还是无机,跟物质内部的碳、氢等元素脱不开关系,那碳纤维怎么划分呢?
 
目前生产制备的碳纤维多为PAN基碳纤维,全名聚丙烯腈基碳纤维,这就比较有意思了。聚丙烯腈通过资料查询,它的化学分子式为(C3H3N)n,其中有碳、氢和氮3种元素,单是这么看的话,碳纤维或许是有机材料呢。
 
 
但实际答案是,碳纤维属于无机非金属高分子材料。
 
首先碳纤维虽然是由聚丙烯腈纤维、沥青纤维和黏胶纤维这3种有机材料加工而来,但是我们得了解这个加工过程是怎样的。以上3种材料经过高温处理,几乎完全碳化成新的材料(内部几乎全部是碳元素),也就是碳纤维或石墨纤维,这种人工处理而来几乎都是碳元素的材料,属于无机材料无疑。
 
其次碳元素区别于金属材料,但却用于超越多种金属材料的强度和模量,同时密度只是铁的几分之一。
 
最后碳纤维没有固定的结构单元,不同于石墨的片状结构,也异于金刚石的正四面体结构,相对杂乱,应归属于高分子化合物的范畴。
 
最后总结一下,碳纤维属于无机非金属高分子材料。碳纤维具备碳材料的强抗拉力和纤维柔软性两种性能,是目前受到全球追捧的新型材料之一。目前高强高模性碳纤维是业内公认的性能之王,普遍应用于宇宙飞船上,用来对抗外太空恶劣的环境。