導(dǎo)語

 碳纖維是諾貝爾獎(jiǎng)的寵兒，是得過最多的元素。由此可見，碳元素對(duì)科技發(fā)展意義重大。碳纖維復(fù)合材料在應(yīng)用過程中具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫、重量輕、模量高等一系列優(yōu)良的特點(diǎn)。含碳量在90%以上的高強(qiáng)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(xué)會(huì)引火后，碳成為人類必不可少的伙伴。到了1722年,法國化學(xué)家拉瓦錫進(jìn)行了燃燒金剛石的實(shí)驗(yàn)。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(xué)者取名為“碳”

碳的應(yīng)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(jí)別，因此我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)迫切需要能夠解決復(fù)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(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、巨大比表面積和較強(qiáng)吸附能力的含碳材料。因此廣泛應(yīng)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(yùn)用。

02碳纖維

1959年,日本人進(jìn)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(qiáng)材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復(fù)合，制造先進(jìn)復(fù)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(jià)格已經(jīng)逐年降低，在我國已經(jīng)廣泛普及于汽車、體育運(yùn)動(dòng)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(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、極端化學(xué)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(dǎo)電性好、熱脹系數(shù)小、質(zhì)地堅(jiān)硬和易于拋光成鏡面、化學(xué)惰性、具有較高的氫超電位等特點(diǎn)，因此適用于做電化學(xué)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(dá)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(duì)碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行回收,不僅可以減少生產(chǎn)碳纖維復(fù)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(fù)合材料與新碳纖維復(fù)合材料相比,回收處理的成本較低,可以使碳纖維復(fù)合材料以相對(duì)較低的價(jià)格推向市場,進(jìn)而擴(kuò)大碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域。目前碳纖維復(fù)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(shí)，這些技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)各不同，還需要進(jìn)一步發(fā)展研究，才可以保證碳纖維復(fù)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(jì)90年代初，高性能及超高性能炭纖維已問世，預(yù)料今后工作將致力于完善工藝、擴(kuò)大生產(chǎn)、降低成本和開發(fā)應(yīng)用。隨著合成工具的不斷進(jìn)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(yīng)用,碳元素的相關(guān)同素異形體及應(yīng)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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