碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在工和民用方面都是重要材料。碳纖維是火箭、衛星、戰斗機和艦船等裝備的戰略基礎材料,也是讓大型民用飛機、汽車、高速列車等現代交通工具實現“輕量化”的材料。
由碳纖維制成的氈稱為碳氈,碳氈在真空或惰性氣氛下經2000℃以上高溫處理后成為石墨氈,含碳量比碳氈高,達99%以上。
碳氈和石墨氈產品具有質輕、炭含量高、而燒蝕、抗腐蝕、純度高、高溫無揮發、導熱系數小、高溫不變形等優異性能,石墨氈在非氧化氣氛條件下,使用溫度可達3000℃左右,通常作為真空燒結爐、單晶爐 電阻爐、高壓爐、感應爐等的保溫隔熱材料,在化學工業中可作為高純度腐蝕性化學試劑的過濾材料,廣泛用于光伏、半導體以及冶金、光纖制造、玻璃加工和陶瓷工業。
利用TC3000法導熱系數儀,測量了室溫下不同材料碳纖維和不同工藝制成的碳氈的導熱系數,可以看到,不同的樣品之間,導熱系數有明顯的差異。
表1. 碳纖維氈的導熱系數測試結果