導語

 碳纖維是諾貝爾獎的寵兒，是得過最多的元素。由此可見，碳元素對科技發(fā)展意義重大。碳纖維復合材料在應用過程中具有高強度、耐腐蝕、耐高溫、重量輕、模量高等一系列優(yōu)良的特點。含碳量在90%以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經(jīng)高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術(shù)器材的優(yōu)良材料。

碳元素的歷史

碳元素是人類接觸最早的元素，閃電擊中的木炭是人類與碳元素的最早接觸，在人類學會引火后，碳成為人類必不可少的伙伴。到了1722年,法國化學家拉瓦錫進行了燃燒金剛石的實驗。他做出結(jié)論:在金剛石和木炭中含有相同的“基礎(chǔ)”,命名為carbone。在傳入中國后，被我國學者取名為“碳”

碳的應用現(xiàn)狀

01活性炭

我國每年的污水排放量已經(jīng)接近千億噸級別，因此我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)迫切需要能夠解決復雜環(huán)境問題的環(huán)保材料?；钚蕴?activated carbon)是一種具有特殊微晶結(jié)構(gòu)、發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu)、巨大比表面積和較強吸附能力的含碳材料。因此廣泛應用于污水處理問題。在改良土壤、大氣治理、食品工業(yè)方面都有重要運用。

02碳纖維

1959年,日本人進藤昭男首先發(fā)明了用聚丙烯腈(PAN)纖維制造碳纖維。目前，碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料，與鋁合金、鈦合金、合金鋼一起成為航空、航天領(lǐng)域的四大結(jié)構(gòu)材料。來近年來，隨著碳纖維的發(fā)展，價格已經(jīng)逐年降低，在我國已經(jīng)廣泛普及于汽車、體育運動領(lǐng)域。

03玻璃碳

玻璃碳是一種完全由sp2雜化碳原子組成的非晶碳,具有類石墨或者類富勒烯結(jié)構(gòu),具有良好的導電性、熱穩(wěn)定性、極端化學惰性、高孔隙率以及不透水、不透氣性,因此常被用來制作電極。玻璃碳具有氣密性和導電性好、熱脹系數(shù)小、質(zhì)地堅硬和易于拋光成鏡面、化學惰性、具有較高的氫超電位等特點，因此適用于做電化學和電分析用的工作電極材料。

碳纖維的回收利用

在一些發(fā)達國家，例如：美國、英國、日本等，十分重視碳纖維的發(fā)展與回收利用，對碳纖維復合材料進行回收,不僅可以減少生產(chǎn)碳纖維復合材料過程中所需要的能源消耗,除此之外,回收處理后的碳纖維復合材料與新碳纖維復合材料相比,回收處理的成本較低,可以使碳纖維復合材料以相對較低的價格推向市場,進而擴大碳纖維復合材料的應用領(lǐng)域。目前碳纖維復合材料回收主要技術(shù)有：流化床回收技術(shù)、熱裂解回收技術(shù)、溶劑解離回收技術(shù)。同時，這些技術(shù)優(yōu)劣勢各不同，還需要進一步發(fā)展研究，才可以保證碳纖維復合材料在工業(yè)大規(guī)模使用過程中的可靠性和穩(wěn)定性。

結(jié)語

20世紀90年代初，高性能及超高性能炭纖維已問世，預料今后工作將致力于完善工藝、擴大生產(chǎn)、降低成本和開發(fā)應用。隨著合成工具的不斷進展,元素碳的潛能不斷被激發(fā),從經(jīng)典同素異形體到新型材料的發(fā)現(xiàn)及應用,碳元素的相關(guān)同素異形體及應用領(lǐng)域在不斷地被挖掘，期待，碳元素的又一次重大發(fā)現(xiàn)。

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