碳纤维(carbin,carbon fibers) 由有机纤维经炭化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 碳纤维的微观结构类似人造石墨。不仅具有碳材料的固有本征 特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维 >制备 环化 脱氢 目前应用较普遍的碳 怀化+脱氢 纤维主要是聚丙烯腈碳纤 维和沥青碳纤维。 碳纤维的制造包括纤 脱氢 环化 维纺丝、热稳定化（预氧 化)、炭化及石墨化等4个 过程。其间伴随的化学变 上述任何阶段可能结合氧的情祝 化，包括脱氢、环化、氧 OHOHOHH O HH OH COOH 化及脱氧等。 N NN N NN N
由有机纤维经炭化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 碳纤维的微观结构类似人造石墨。不仅具有碳材料的固有本征 特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维. ¾ 制备 目前应用较普遍的碳 纤维主要是聚丙烯腈碳纤 维和沥青碳纤维。 碳纤维的制造包括纤 维纺丝、热稳定化(预氧 化)、炭化及石墨化等4个 过程。其间伴随的化学变 化，包括脱氢、环化、氧 化及脱氧等。 碳纤维 (carbin, carbon fibers) 21
>性质及其应用 ◆碳纤维具有模量高、强度大、密度小、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀、 自润滑等优异性能。从航天、航空、航海等高技术产业到汽车、建筑、 轻工等民用工业的各个领域正逐渐得到越来越广泛的应用。主要用于 导电、隔热、过滤等方面。 ◆碳纤维增强复合材料作结构材料，可作飞机的尾翼或副翼，通信卫星 的天线系统和导波管、航天飞机的货舱门、燃料箱、助推火箭的外壳。 在建筑方面，可作碳纤维增强水泥地板，并有取代钢筋的可能性。 ◆作为非结构材料，碳纤维复合材料可作密封材料、耐磨材料、隔热 材料、电极材料。 ◆在原子能工程上用碳纤维一石墨复合材料作铀棒的幕墙材料，不仅 可以防止铀棒的辐射变形，使其对中子的吸收截面变小，反射中子能力 增强，而且在光氧条件下能耐3000C以上的高温。 ◆碳纤维复合材料可作优质的化工容器、设备或零部件。 ◆将碳纤维进行活化处理，得到活性碳纤维，是己知的比表面积最大 的物质之一(2500m2·g),被称为第3代活性炭，作为新型吸附剂具有 重要的应用前景。 ◆在医学上，碳纤维增强型塑料是一种理想的人工心肺管道材料，也 可作人工关节、假肢、假牙等。 22
碳纤维具有模量高、强度大、密度小、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀、 自润滑等优异性能。从航天、航空、航海等高技术产业到汽车、建筑、 轻工等民用工业的各个领域正逐渐得到越来越广泛的应用。主要用于 导电、隔热、过滤等方面。 碳纤维增强复合材料作结构材料, 可作飞机的尾翼或副翼, 通信卫星 的天线系统和导波管、航天飞机的货舱门、燃料箱、助推火箭的外壳。 在建筑方面，可作碳纤维增强水泥地板，并有取代钢筋的可能性。 作为非结构材料, 碳纤维复合材料可作密封材料、耐磨材料、隔热 材料、电极材料。 在原子能工程上用碳纤维－石墨复合材料作铀棒的幕墙材料, 不仅 可以防止铀棒的辐射变形, 使其对中子的吸收截面变小, 反射中子能力 增强, 而且在光氧条件下能耐3000 ℃以上的高温。 碳纤维复合材料可作优质的化工容器、设备或零部件。 将碳纤维进行活化处理，得到活性碳纤维，是已知的比表面积最大 的物质之一(2500 m2·g－1)，被称为第3代活性炭，作为新型吸附剂具有 重要的应用前景。 在医学上，碳纤维增强型塑料是一种理想的人工心肺管道材料，也 可作人工关节、假肢、假牙等。 ¾ 性质及其应用 22
话性炭(Activated carbon,activated charcoal,activated coal) 黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还 有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交 叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多 孔碳，堆积密度低，比表面积大。 >粉末炭可用于液相脱色，脱臭精制，上下水净化。 >粒状炭应用于气相吸附，溶剂回收，空气净化，香 烟滤嘴，此外还可用于氯乙烯、醋酸乙烯合成催化剂， 贵金属催化剂的载体 Activated carbon is usually used in water filtration systems.In this illustration the activated carbon is in the fourth level (counted from bottom). 23
活性炭 (Activated carbon, activated charcoal, activated coal) 黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还 有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交 叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多 孔碳，堆积密度低，比表面积大。 ¾ 粉末炭可用于液相脱色，脱臭精制，上下水净化。 ¾ 粒状炭应用于气相吸附，溶剂回收，空气净化，香 烟滤嘴，此外还可用于氯乙烯、醋酸乙烯合成催化剂， 贵金属催化剂的载体 23
Nanocarbons Year 富勒烯 碳纳米管 1985 (Carbon Nanotube,1991) Source: Smalley group,Rice Univ 60 "buckminsterfullerene" (10.10)mbc 石墨炔 (Graphdiyne/Graphyne. 2010) D.Malko,et al.PRL 108,086804(2012) 石墨烯 (Graphene,2004) (http://www.ewels.info/img/science/graphite/index.html) 24
24 Nanocarbons Year 1985 碳纳米管 (Carbon Nanotube, 1991) Year 富勒烯 富勒烯 1985 石墨烯 (Graphene, 2004) (http://www.ewels.info/img/science/graphite/index.html) Source: Smalley group, Rice Univ. D. Malko, et al. PRL 108, 086804 (2012) 石墨炔 (Graphdiyne/Graphyne, 2010)
Fullerenes (富勒烯) MOLECULE OF THE YEAR CIENCE Buckyballs:Wide Open Playing Field for Chemists und to be 1991年被Science评为‘年度明星分子' Science199L,254,1706. SCTENG VOL 25
Fullerenes (富勒烯) 1991年被Science评为‘年度明星分子’ Science 1991, 254, 1706. 25