碳纖維的原料有哪些？

組成：

碳纖維是由碳元素組成的一種特種纖維。具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。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。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是Z高的。

歷史：

碳纖維研制和應用可以追溯到1850年的碳素燈絲，此后的研究應用一直處于停滯狀態，到上世紀五十年代隨著工業技術的發展和軍事工業的要求，碳纖維的研制和生產，相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業生產工藝，使碳纖維應用才進入到一個新階段。首先是在航空航天等軍事領域的應用，逐步擴展到高級民用工業，而真正用于建筑工程結構加固也就只有近十多來年的歷史。 碳纖維和石墨纖維一般統稱為碳纖維，含碳量都在95%以上，但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融，不可能直接從碳元素制取碳纖維，理論上任何有機纖維經碳化后均可制成碳纖維，實際上目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青，各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料，經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑5~10μm)，提高單絲強度，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強與樹脂膠的結合。 過去制約碳纖維加固技術應用的因素之一是原絲和成品的價格，剛研制成功時每公斤的碳纖維原絲價在1000美元以上，當前已降至30美元以下；碳纖原絲產量Z高的國家仍是日本和美國，而以碳纖布商品進入中國大陸市場的則有日本、法國、瑞士和臺灣等地的產品，用進口原絲加工編織的國產碳纖布亦開始進入市場，市場競爭日趨激烈，價格正在逐漸下降。 

應用：

碳纖維成品在土木工程中應用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等，各有不同的使用范圍，而當前加固工程中用量Z大和Z普遍的還是碳纖維布(片)，碳纖維布常用的規格是200g/m2和300g/m2，厚度分別是0.111mm和0.167mm；碳纖維復合板厚度一般為1.2~1.4mm，由3~4層碳纖布經過樹脂浸漬固化而成，主要用于梁、板的加固，用纖維板加固的結構，外形規整，施工簡便，但原材單價較高，國內使用尚不普及。 高性能碳纖維布的Z主要指標仍是其強度、彈性模量和斷裂伸長．一般抗拉強度都在3500 Mpa 以上，彈模在230000 Mpa 以上, 伸長率在1.4%以上，結構加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能，廣泛用于鋼筋混凝土結構的梁、板、柱和構架的節點加固，也很適合用于古建筑物或砌體結構的維修加固，恢復和提高結構的承載能力和抗裂性能，國內外成功的應用實例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺灣大地震后之后，碳纖維作為耐震補強材料和技術的地位得到了進一步的發展和確定。 近年來在國內不少高等院校、科研部門、和各大設計院參與到對碳纖維的應用和研究，目前國家還沒有頒布正式的設計和施工規范，在建設部確定的研究項目中,已包括有“纖維增強復合材料(FRP)用于城市橋梁的加固與修補研究”、“碳纖維材料加固混凝土結構新技術”等課題，碳纖維的應用研究已得到國家的重視。