沥青基碳纤维的应用领域
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发布时间：2022-05-15 23:40
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时间：2023-11-16 23:31
沥青基碳纤维除具有碳纤维的高强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好等性能特点。还具有较高的热传导性能，反向热膨胀系数和超高的模量，沥青基碳纤维适用于空间技术和人造卫星领域；沥青基碳纤维独特的热传导性能，使其在高产出的电气设备中显示出良好的散热效果；对有效载荷有严格*的运载火箭来说，沥青基碳纤维增强材料在减轻重量上可起决定作用；沥青基碳纤维的低密度、高热导性能以及特殊的摩擦性能，对于其在军事领域的应用十分有价值；而沥青基碳纤维及其增强材料的稳定性，也为设计制造出高性能与持久耐磨的制动系统提供了理想材料；为了适应开发高模量制品的需要，碳纤维生产商的研发目标已越来越多地转向具有良好刚性和挠性的沥青基碳纤维产品，因为它能够提供一般纤维材料难以达到的高性能。国内主要的应用领域是以下四个方面： 碳纤维具有很强的耐酸碱、耐蚀性能。蓄电池极板活性物质中加入一定比例的碳纤维后（碳纤维长度100~200um），会明显提高蓄电池的性能指标，如延长蓄电池的放电时间、提高循环使用寿命及快速充电等性能。这是应为碳纤维的加入可阻止活性物质在极板上脱落，并加大导电网络。由于沥青基碳纤维含碳量高、价格低廉等，在蓄电池上应用是必然趋势。
哈尔滨工程大学经过实验研究：碳纤维的加入量为0.2-0.3%（质量百分数）时，能提高正极活性物质利用率可提高7%-15%. 市场上保温材料制品很多，分为低温保温制品和高温保温制品。而在高温环境下的保温材料制品又分为无机类保温材料（如岩棉、硅酸铝、氧化铝及氧化锆等）和碳质保温材料（如泡沫炭、纤维碳等）。无机类纤维保温材料的使用温度一般在1000℃-1400℃之间，少数产品能在1800℃下使用。碳质保温材料可以在1000~3000℃真空或惰性气体保护条件下应用。在2000℃以上高温环境下只能使用碳质保温材料。
碳质保温制品通常包括碳纤维软毡（针刺毡）、碳纤维硬毡和泡沫炭。其中碳纤维硬毡性能最优，主要特点为：自支撑性，可以加工成各种形状，安装、拆卸非常方便；抗氧化、抗气流冲刷，使用寿命长等。但价格较高，主要应用于高端真空炉上，如单晶硅拉伸炉、多晶硅铸锭炉等，但随着制造成本的逐步降低，在低端炉上的广泛应用是必然趋势。
碳纤维硬毡的制造工艺通常包括软毡叠层硬化、短纤维湿法成型硬化等。软毡硬化工艺简单，制造成本低，但产品的密度较高，通常在0.2Kg/cm3以上（但采用低密针刺毡硬化产品密度可以低于0.2Kg/cm3），且长期使用后层与层之间容易开裂，使用寿命较短；湿法成型硬毡整体性好无接缝，密度易于调整，通常密度调整范围0.12~0.35Kg/cm3，自支撑性好，使用寿命长，但产品制造工艺流程较长，成本相对较高。总之，湿法成型硬毡产品性能优于软毡硬化产品，但制造成本高于软毡硬化产品。
用于制造硬毡的碳纤维主要包括PAN基碳纤维、黏胶基碳纤维和通用级沥青基碳纤维，其中通用级沥青基碳纤维碳含量更高，导热系数及热容量更低，同时价格低廉，这些特点更适合制造碳质保温毡产品。
