碳纖維性能優(yōu)良，強度是鋼的20倍，拉伸模量上是鋼的2倍~3倍，比重僅為鋼的1/4，抗拉強度是鋼的7.9倍；碳纖維楊氏模量約為傳統(tǒng)玻璃纖維的3倍，凱芙拉纖維（KF-49）的2倍；同時，碳纖維在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。

 

　　碳纖維按力學(xué)性能可分為通用型碳纖維和高性能型碳纖維。通用型碳纖維強度為1000MPa、模量在100GPa左右，高性能型碳纖維又可分為高強型碳纖維（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型碳纖維（模量在300GPa以上）。強度大于4000MPa的碳纖維稱為超高強型碳纖維；模量大于450GPa則被稱為超高模型碳纖維。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。

 

　　碳纖維按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維。通常把1K、3K、6K、12K和24K的稱為小絲束碳纖維，36K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括48K~480K等（1K為1000根絲）。目前，我國生產(chǎn)的碳纖維全部為小絲束，其中12K占比超過90％，1K、3K、6K各有產(chǎn)量。

 

　　碳纖維按原料來源可分為聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維。目前市場上90%以上碳纖維以聚丙烯腈基碳纖維為主。

 

　　我國對碳纖維的研究起步于1962年，1970年開始展開碳纖維研制。在1975年召開的全國碳纖維會議——“7511會議”后，碳纖維正式列入國家計劃。近年來在國家相關(guān)政策的推動下，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展方面取得了一定進(jìn)展。目前已初步形成了以山東、江蘇和吉林等地為主的碳纖維產(chǎn)業(yè)聚集地，培育了威海拓展、中復(fù)神鷹和江蘇恒神等碳纖維生產(chǎn)骨干企業(yè)和一批碳纖維復(fù)合材料及制品企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2010年~2014年，我國碳纖維產(chǎn)能從6445 噸增至1.5萬噸，增長了2倍，年均增長23.5%。

 

　　目前全球碳纖維生產(chǎn)商主要為日本東麗、日本帝人、三菱麗陽、德國SGL和臺塑集團(tuán)。2014年，這5大生產(chǎn)商市場總額約占全球60%左右。

 

　　碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料使用。其結(jié)構(gòu)材料具有密度小，強度高，耐久性好，抗腐蝕能力強，可耐酸、堿等化學(xué)品腐蝕，柔韌性佳，應(yīng)變能力強的特點。其中，碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的比強度、比模量的綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，以及要求高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢。

 

　　在軍用航空領(lǐng)域，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料主要應(yīng)用在戰(zhàn)斗機機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位中，不僅能提高戰(zhàn)斗機抗疲勞、耐腐蝕等性能，還可以起到明顯減重作用；在衛(wèi)星構(gòu)件上，高模量碳纖維主要應(yīng)用于衛(wèi)星承力筒、桁架、夾層面板及電池板支架上。目前，我國衛(wèi)星中已使用高強高模MJ系列碳纖維復(fù)合材料。

 

　　在民用航空領(lǐng)域，高端碳纖維增強材料主要應(yīng)用于民用大型飛機的制造。11月2日，我國國產(chǎn)C919大型客機首架機在中國商飛公司新建成的總裝制造中心浦東基地廠房內(nèi)正式下線。C919大型客機尾和側(cè)翼均采用碳纖維復(fù)合材料制成。據(jù)報道，C919預(yù)計在2018年獲得民航局頒發(fā)的合格證，而它的商業(yè)化將拉動國內(nèi)對碳纖維材料的需求。

 

　　在風(fēng)電應(yīng)用領(lǐng)域，碳纖維具有提高葉片剛度，減輕葉片重量，提高葉片抗委靡性能，使風(fēng)機的輸出功率更平滑、更平衡等優(yōu)勢。目前，全球風(fēng)電葉片所需的碳纖維，約占產(chǎn)業(yè)用途的34%。

 

　　在建筑領(lǐng)域，碳纖維可用于工業(yè)與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結(jié)構(gòu)等的加固補強，用碳纖維管制作的桁梁構(gòu)架屋頂，重量上比鋼材輕50%左右，使大型結(jié)構(gòu)物達(dá)到了實用化的水平，而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外, 碳纖維做補強混凝土結(jié)構(gòu)時，不需要增加螺栓和鉚釘固定，對原混凝土結(jié)構(gòu)擾動較小，施工工藝簡便。

 

　　在電動汽車領(lǐng)域，由于電動車?yán)m(xù)航里程遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油車，必須輕量化增加續(xù)航里程，碳纖維因其高模量、高強度、輕質(zhì)量等特性成為增加續(xù)航里程的最佳選擇。寶馬率先與西格里聯(lián)合開發(fā)碳纖維增強復(fù)合材料，并成功應(yīng)用i3電動汽車系列，開創(chuàng)碳纖維在電動汽車領(lǐng)域大批量應(yīng)用的新時代。

 

　　在家電領(lǐng)域，將碳纖維以短纖維的形式混入熱塑性樹脂中，可具有補強、抗靜電、電磁波屏蔽效果，廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公室機器、半導(dǎo)體及其相關(guān)領(lǐng)域。

 

　　目前我國碳纖維實際產(chǎn)量小于產(chǎn)能，2014年碳纖維產(chǎn)量僅為3200噸，產(chǎn)品應(yīng)用主要集中在體育休閑、高爾夫和釣魚竿等低端產(chǎn)品領(lǐng)域。其中，體育休閑領(lǐng)域應(yīng)用占比80%，工業(yè)用占比18%，航空航天領(lǐng)域應(yīng)用僅占比2%，難以滿足高端產(chǎn)品中的碳纖維需求，因此加快碳纖維發(fā)展，尤其是高端碳纖維自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程迫在眉睫。