碳纖維是由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成，含碳量高于90%的無機高性能纖維，是一種力學性能優異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料，碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是相對高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。

1879年愛迪生曾用纖維素纖維，如竹、亞麻或棉紗為原料，首先制得碳纖維并獲得專利，但當時制得的纖維力學性能很低，工藝也不能工業化，未能獲得發展。

20世紀50年代初，美國Wright-Patterson空軍基地以黏膠纖維為原料，試制碳纖維成功，產品作火箭噴管和鼻錐的燒蝕材料，效果很好。1956年美國聯合碳化物公司試制高模量黏膠基碳纖維成功，商品名“Thornel—25”投放市場，同時開發了應力石墨化的技術，提高碳纖維的強度與模量。

20世紀60年代初，日本進藤昭男發明了以聚丙烯腈(PAN)纖維為原料制取碳纖維的方法，并取得了專利。1963年日本碳公司及東海電極公司用進藤的專利開發聚丙烯腈基碳纖維。1965年日本碳公司工業化生產普通型聚丙烯腈基碳纖維成功。1964年英國皇家航空研究中心(RAE)通過在預氧化時加張力試制出高性能聚丙烯腈基碳纖維。由Courtaulds公司，Hercules公司和Rolls—Royce公司采用RAE的技術進行工業化生產。

1965年日本大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯瀝青基碳纖維，并發表了先驅性的瀝青基碳纖維的研究報告。

1969年日本碳公司開發高性能聚丙烯腈基碳纖維獲得成功。1970年日本東麗(Toray Textile Inc.)公司依靠先進的聚丙烯腈原絲技術，并與美國聯合 碳化物公司交換碳化技術，開發高性能聚丙烯腈基碳纖維。1971年東麗公司將高性能聚丙烯腈基碳纖維產品(Torayca)投放市場。隨后產品的性能、品種、產量不斷發展，至今仍處于世界前列地位。此后，日本東邦、旭化成、三菱人造絲及住友公司等相繼投入聚丙烯腈基碳纖維的生產行列。(見聚丙烯腈基碳纖維)

1970年日本吳羽化學工業公司采用大谷杉郎的專利，首先建成年產120t普通型(GPCF)瀝青基碳纖維的生產廠，1978年產量增到240t。該產品被用作水泥增強材料后，發現效果很好，1984年產量增至400 t，1986年再次增加到900 t。1976年美國聯合碳化物公司生產高性能中間相瀝青基碳纖維(HPCF)成功，年產量為113 t，1982年增至230 t，1985年增至311 t。

1982年起，日本東麗、東邦、日本碳公司、美國Hercules、Celanese公司、英國Courtaulds公司等，先后生產出高強、超高強、高模量、超高模量、高強中模以及高強高模等類型高性能產品，碳纖維拉伸強度從3.5 GPa提高到5.5 GPa，小規模產品達7.0 GPa。模量從230 GPa提高到600 GPa，這是碳纖維工藝技術的重大突破，使應用開發進入一個新的高水平階段。

1981年起瀝青科學取得重大進展，開發出幾種調制中間相瀝青的新工藝，如日本九州工業試驗所的預中間相法，美國EXXON公司的新中間相法，日本群馬大學開發的潛在中間相法，促進了高性能瀝青基碳纖維的開發。隨后日本三菱化成化學公司、大阪煤氣公司、新日鐵公司陸續建成一批不同規格的高性能碳纖維生產廠。其特點是模量增高的同時也增高強度。20世紀80年代是瀝青基碳纖維的興旺發展時期。

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