碳纤维和石墨纤维虽然都是碳元素组成的纤维,但它们之间存在显著的区别:
含碳量
碳纤维的含碳量在90%以上,而石墨纤维的含碳量则在99%以上。这种高含碳量使得石墨纤维具有更加优异的物理和化学性能。
分子结构
碳纤维是由有机纤维经过高温氧化碳化而成,其内部碳原子的排列方式与石墨不同,因此它不是一种单纯的碳单质,还含有其他元素或杂质。
石墨纤维的分子结构已经石墨化,呈现层状六方晶格石墨结构,这使得它在高温下具有更好的耐热性和导电性。
物理和化学特性
碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。
石墨纤维除了具备碳纤维的所有性能外,其耐热冲击性更好,热膨胀系数小,在无氧下可耐3500℃,抗燃性和导电性更加优良。
制法
碳纤维通常是以腈纶和粘胶纤维为前驱体,通过高温氧化碳化工艺制成。
石墨纤维则是在碳纤维的基础上,再经过2000~3300℃的高温石墨化处理得到。
应用领域
碳纤维由于其高强度和高模量的特性,主要用于制造航天航空等高技术器材。
石墨纤维由于其优异的耐热性和导电性,常用于需要高温环境下工作的场合,如高温炉具、热屏蔽材料等。
总结:
碳纤维和石墨纤维虽然都是碳基纤维,但它们在含碳量、分子结构、物理化学特性、制法及应用领域等方面均有显著差异。这些差异使得它们在不同的工业应用中各有优势。