新一代的碳纤维新材料的性能和作用介绍

 沥青系碳纤维材料

沥青系碳纤维的前躯体为中间相沥青，由于具有高度浓缩的芳香族结构，使其热稳定性相当好。基于此特性，中间相沥青纤维前躯体便可利用熔融纺丝法制造。由于熔融纺丝法可以避免有关溶剂的问题，这种较不复杂的纺丝制程加上前躯体的消耗量可能较少，将使得沥青系碳纤维成为加热管 PAN 碳纤维的低成本替代品。但实际上沥青纤维制程的经济学并不是这么地简单。另一方面沥青系碳纤维的基本结构与PAN 系碳纤维差别极大。且各提供了一定的优点就如 PAN 系碳纤维一般，沥青系碳纤维的结构在纤维成型时也会有巨大的发展。其反应历程: 中间相沥青的制造→中间相沥青纤维前躯体的制造→中间相沥青纤维前躯体的稳定化 → 中间相沥青系纤维的碳化。[16]

 新型碳纤维材料

相对于旧型碳的新型碳[20]，例如fullerenes、纳米碳管束和微米碳都是在动力学的控制下，从碳的热离子浆形加热管成。在惰性气体的氛围下，在不同压力将碳离子急速冷却，以制造组元间致密的壳状结构。近年来研究的新型的碳纤维材料有纳米碳管束、微米碳等。

而近年来对于沥青系碳纤维之新发展有着明显的效果[14]。碳纤维的性质很明显地是由形成的结构所控制。碳纤维结构的控制可藉由前躯体化性的改变及控制前躯体纤维成型时结构的发展，或者是调整纤维前躯体热处理的状态来加以改善。沥青系碳纤维已具有近似 PAN 系碳纤维的强度此外作为热处理的应用方面超低电阻或高热传导率的新式沥青系碳纤维也正在开发中。[15]

作为新一代的碳纤维新材料拥有许多不为人知的性能和作用，各国科学家都在不懈努力研究。它的加热管许多性能都能很好的应用在人类的生活中，还有延伸应用在光电科技上，是目前各先进国家均研究重点，他们把碳纤维列入下一世纪之先锋尖端材料。而我国经过科技人员多年的艰苦努力，我国碳纤维技术已取得重大进展，虽然还有诸多问题有待攻克，但我们已经可以不再受制于人，所以我们则有待急起直追极力投入发展方能在下一世纪与世界同步。

具有混乱或放射褶层结构的中间相纤维会展现较高的抗拉或压缩性质。相较之下，具有线性横向结构的纤维则会发展成较好的晶格依赖性质。如热传导性 [18] 。Rey 预测在高温之下有利于洋葱表面结构的形成低温有利于放射状结构的生成而混乱结构则会在中间温度时发生。虽然中间相沥青系碳纤维是比 PAN 系碳纤维来得新的产品。研究者正开始在研发希望对于如何预测及控制它们的结构能有进一步的了解。大部分 PAN 系碳纤维的研究都将焦点集中在热处理阶段，而大部分中间相沥青系碳纤维的研究则关注前躯体化性及纤维的成型。[17]