气相生长碳纤维增强体

气相生长碳纤维增强体是一种新的完全不同于一般碳纤维制造方法的非连续碳纤维的制造途径。VGCF从生长机理及结构上看，在工业上也称为碳晶须或石墨晶须，但从严格的结晶学定义看它并不是单晶晶须。

简介气相生长碳纤维增强体是一种新的完全不同于一般碳纤维制造方法的非连续碳纤维的制造途径。VGCF从生长机理及结构上看，在工业上也称为碳晶须或石墨晶须，但从严格的结晶学定义看它并不是单晶晶须1。

制备方法制法是用碳氢化合物的蒸气与催化剂源(为金属铁，镍或硫及其氧化物或盐类等微颗粒)和氯氧接触，在1100℃左右高温下通过烃类热解产生碳，生成的储溶解在催化剂微粒中，并引发原始纤维的生长。这些原始纤维接着通过另外碳沉积增厚到直径为几微米即制得气相生长碳纤维。经石墨化处理后增加晶体结构，并提高性能，经过高温石墨化处理的VGCF拉伸强度已达理论值的1/1。弹性模量高达1000GPa，电阻率0.8~1.5x10-⁴Ω·cm，抗氧化性，耐腐蚀性等方面均与石墨晶须十分接近。

应用这种新形态碳纤维，具有十分优良性能。可望在汽车、飞机用的碳纤维增强高聚物基复合材料，金属基复合材料及电子、电工、L程材料等方面广泛应用。VGCF制成的石墨层间化合物已试用于低温温差电池，VGCF这一工艺技术还处在发展阶段，它的潜在优势是经济，优良的热传导性和良好的成本性能值(即机械性能/成本比值)。预示将在先进复合材料(ACM1)中显示其重要作用。

生产工艺根据催化剂与烃类气体作用方式的不同，VGCFs的生产工艺分为三种: 基板生长法，液体脉冲喷射法，气相流动生长法。先将催化剂的前驱体涂覆在基板表面(一般以石墨或陶瓷作为基板)，经烘千处理后置于反应器中，升温至一定温度，再将烃类气体(如苯、乙炔、甲烷等)和载气(-般为氢气)的混合气送入热解炉的反应管中，此时，在预先放置在反应管中的基板上就会形成碳纤维，其生成主要由三个过程组成：

1)在基板表面使金属超微催化剂粒子分散，即所谓撒种；

2)通过催化剂粒子形成细小的前驱体炭丝；

3)前驱炭丝经烃类热解沉积碳使之变粗2。

PAN基碳纤维PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程:首先通过丙烯腈聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体“的聚丙烯腈纤维或原丝， 将这些原丝放入氧化炉中在200到300℃进行氧化，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000℃下进行碳化等工序制成碳纤维。

沥青基碳纤维美国发明了纺织沥青基碳纤维用的含有基金属中间相沥青，原丝经稳定化和碳化后，碳纤维的拉伸强度为3.5G帕，模量为252G帕；法国研制了耐热和高导电的中间相沥青基碳纤维；波兰开发了新型金属涂覆碳纤维的方法，例如涂覆铜的沥青基碳纤维是用混合法制成，先用铜盐与各向同性煤沥青混匀，进行离心纺丝，在空气中稳定化并在高温氢气中处理，得到合金铜的碳纤维。世界沥青基碳纤维的生产能力较小，国内沥青基碳纤维的研究和开发较早，但在开发、生产及应用方面与国外相比有较大的差距3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学