碳纤维的材料特性

一、碳纤维的通用特性

     碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、热膨胀系数小、质轻、易加工等多种优异性能，现已广泛应于航天、航空和军事领域等。

     碳纤维的性能非常稳定，碳纤维在工作温度≤20℃环境下使用时，很难观察到碳纤维发生任何物理和化学变化，既没有明显的氧化发生，也没有碳化物和层间化合物生成。

     通俗地讲，碳纤维是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料，是新一代的基础材料。

 二、碳纤维的电热特性

     1、电热转换效率很高。最多可比一般金属发热体节能30%以上，其主要原因如下：

碳纤维是非磁性材料，也不存在磁损。碳纤维的比表面积很大，通电发热后，有利于热量的散发。（碳纤维有几十万根单丝，每个单丝直径7微米左右，用数学方法，算出周长，再乘以长度，得到其总面积，再乘以几十万根，就是总面积，可以惊奇地发现：其面积之大，超越一般人的想象。）碳纤维是一种石墨的六方晶格层状结构，是一种全黑体材料。碳纤维是非金属材料，因此通交流电后，没有趋肤效应。（金属发热导体在通交流电时容易产生趋肤效应，产生能量损耗。）

    2、电气性能稳定，升温速度极快。碳纤维通电以后，在频繁启动、关闭和长期连续工作时，功率稳定在很小范围（±2%）之内，不会产生任何的瞬间功率冲击。其在通电2秒时就可以感到轻微的热量，在3～5秒时就能达到额定功率。

    3、电热转换过程中不存在弥散性的局部击穿问题，也不会存在电热功率衰减。

    4、远红外发射效果佳，保健功能显着。碳纤维的能量发射方式是以远红外线为主，发射的红外线波长为3～20μm，这段波长的远红外光谱被称为“生命之光”，它能够被水分子吸收产生共振热效应，实现了快速提高采暖效果的作用。

 5、使用寿命长。碳纤维在频繁启动、关闭和长期连续工作中，无氧化、击穿现象，而且发热均匀（金属丝在高温状态下表面易氧化，由于氧化层不断的增厚，造成了有效通过电流的面积减小，增大了电流的阻力，导致局部温度进一步升高，如此恶性循环后，造成局部过热点，因此易烧断）。