航空航天領(lǐng)域

碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分優(yōu)異的力學(xué)性能，與其它高性能纖維相比具有高比強(qiáng)度和高比模量。特別是在2000℃以上高溫惰性環(huán)境中，是強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。此外，其還兼具其他多種得天獨(dú)厚的優(yōu)良性能：密度、高升華熱、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、高震動(dòng)衰減性、低熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性、紡織加工性均優(yōu)良等。因此，碳纖維復(fù)合材料也同樣具有其它復(fù)合材料無(wú)法比擬的優(yōu)良性能，被應(yīng)用于軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，在航空航天領(lǐng)域的光輝業(yè)績(jī)，尤為世人所矚目。

軍品

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料是生產(chǎn)武器裝備的重要材料。在戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)上，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于戰(zhàn)機(jī)主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)件和戰(zhàn)機(jī)特殊部位的特種功能部件。國(guó)外將碳纖維/環(huán)氧和碳纖維/雙馬復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)機(jī)機(jī)身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用，大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能，數(shù)據(jù)顯示采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的前機(jī)身段，可比金屬結(jié)構(gòu)減輕質(zhì)量31.5%，減少零件61.5%，減少緊固件61.3%;復(fù)合材料垂直安定面可減輕質(zhì)量32.24%。

據(jù)悉，美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)機(jī)具有高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動(dòng)性和隱身等特性。而據(jù)外媒報(bào)道，F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)首飛時(shí)間一推再推，其中很重要的一個(gè)原因就是超重。

為破解這一難題，洛?馬公司采用多達(dá)35%的碳纖維復(fù)合材料才大幅降低了機(jī)體重量。美國(guó)防部在“面向21世紀(jì)國(guó)防需求的材料研究”報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，“到2020年，只有復(fù)合材料才有潛力使裝備獲得20-25%的性能提升”。

中國(guó)戰(zhàn)機(jī)要想在未來(lái)實(shí)現(xiàn)超音速巡航性能，除了大推力發(fā)動(dòng)機(jī)以外，還要使用碳纖維材料為戰(zhàn)機(jī)減重，特別是，這在中國(guó)缺乏大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)實(shí)下，具有很大意義。

民品

在民用領(lǐng)域，555座的世界大飛機(jī)A380由于CFRP的大量使用，創(chuàng)造了飛行史上的奇跡。飛機(jī)25%重量的部件由復(fù)合材料制造，其中22%為碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP),3%為用于民用飛機(jī)的GLARE纖維-金屬板(鋁合金和玻璃纖維超混雜復(fù)合材料的層狀結(jié)構(gòu))。這些部件包括：減速板、垂直和水平穩(wěn)定器(用作油箱)、方向舵、升降舵、副翼、襟翼擾流板、起落架艙門、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上層客艙地板梁、后密封隔框、后壓力艙、后機(jī)身、水平尾翼和副翼均采用CFRP制造。

火箭、導(dǎo)彈

以高性能碳(石墨)纖維復(fù)合材料為典型代表的先進(jìn)復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)、功能或結(jié)構(gòu)/功能構(gòu)件材料，在導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭和衛(wèi)星飛行器上也發(fā)揮著不可替代的作用。其應(yīng)用水平和規(guī)模已關(guān)系到武器裝備的跨越式提升和型號(hào)研制的成敗。碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展推動(dòng)了航天整體技術(shù)的發(fā)展。碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于導(dǎo)彈彈頭、彈體箭體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的結(jié)構(gòu)部件和衛(wèi)星主體結(jié)構(gòu)承力件上，碳/碳和碳/酚醛是彈頭端頭和發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯及耐燒蝕部件等重要防熱材料，在美國(guó)侏儒、民兵、三叉戟等戰(zhàn)略導(dǎo)彈上均已成熟應(yīng)用，美國(guó)、日本、法國(guó)的固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體主要采用碳纖維復(fù)合材料，如美國(guó)三叉戟-2導(dǎo)彈、戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈、大力神一4火箭、法國(guó)的阿里安一2火箭改型、日本的M-5火箭等發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，其中使用量大的是美國(guó)赫克里斯公司生產(chǎn)的抗拉強(qiáng)度為5.3GPa的IM-7碳纖維，性能高的是東麗T-800纖維，抗拉強(qiáng)度5.65Gpa、楊氏模量300GPa。

衛(wèi)星、航天飛機(jī)及載人飛船

高模量碳纖維質(zhì)輕，剛性，尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好，因此很早就應(yīng)用于人造衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體、太陽(yáng)能電池板和天線中�，F(xiàn)今的人造衛(wèi)星上的展開(kāi)式太陽(yáng)能電池板多采用碳纖維復(fù)合材料制作，而太空站和天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)上的一些關(guān)鍵部件也往往采用碳纖維復(fù)合材料作為主要材料。

汽車配件領(lǐng)域

碳纖維及其復(fù)合材料發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，從車身到發(fā)動(dòng)機(jī)，碳纖維正在逐步取代金屬材料，提高了汽車的性能。

由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，其適于制造汽車車身、底盤等主要結(jié)構(gòu)件的材料。主要的應(yīng)用有：發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的推桿、連桿、搖桿、水泵葉輪，傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)軸、離合器片、加速裝置及其罩等，底盤系統(tǒng)中的懸置件、彈簧片、框架、散熱器等，車體上的車頂內(nèi)外襯、地板、側(cè)門等。預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40～60％，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的1/3～1/6。在先進(jìn)復(fù)合材料中,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前常應(yīng)用的高性能增強(qiáng)纖維之一，碳纖維復(fù)合材料具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及優(yōu)良的綜合性能，它的應(yīng)用將可大幅度降低汽車自重達(dá)40～60％，對(duì)汽車輕量化具有十分重要的意義，已成為汽車輕量化材料的重要發(fā)展方向。

風(fēng)機(jī)葉片領(lǐng)域

復(fù)合材料是制造風(fēng)力發(fā)電葉片及其它重要結(jié)構(gòu)部件的主要材料，葉片90%以上重量由復(fù)合材料組成，能夠滿足開(kāi)發(fā)大型化、輕量化、高性能、低成本的發(fā)電葉片的要求。

由于現(xiàn)有材料性不能很好滿足大功率風(fēng)力發(fā)電裝置的需求，玻璃纖維復(fù)合材料性能已經(jīng)趨于極限，因此，在發(fā)展更大功率風(fēng)力發(fā)電裝置和更長(zhǎng)轉(zhuǎn)于葉片時(shí)，采用性能更好的碳纖維復(fù)合材料是勢(shì)在必行。根據(jù)國(guó)外有關(guān)資料報(bào)道，當(dāng)風(fēng)力機(jī)超過(guò)3MW、葉片長(zhǎng)度超過(guò)40米時(shí)，在葉片制造時(shí)采用碳纖維已成為必要的選擇。事實(shí)上，當(dāng)葉片超過(guò)一定尺寸后，碳纖維葉片反而比玻纖葉片便宜，因?yàn)椴牧嫌昧俊�勞�?dòng)力、運(yùn)輸和安裝成本等都下降了。

建筑補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域

碳纖維復(fù)合材料在被應(yīng)用與建筑工程結(jié)構(gòu)加固和承載能力及使用功能的過(guò)程中，可以感覺(jué)加固位置的不同，加固方法的差異以及所需功能的不同而有針對(duì)性的進(jìn)行選擇。比如，施工企業(yè)想要提升建筑的承載能力時(shí)，常常會(huì)選擇那些強(qiáng)度較高的碳纖維布。當(dāng)施工企業(yè)想要提升建筑的剛性時(shí)，則會(huì)選擇碳纖維板。在應(yīng)用嵌入式方法進(jìn)行施工時(shí)，往往會(huì)選擇碳纖維條帶等等。

新的建筑工程施工建設(shè)過(guò)程中，常常由于要求的不同，會(huì)選擇碳纖維復(fù)合材料族的碳纖維筋、索、型材以及由此而衍生出來(lái)的構(gòu)建等。碳纖維筋能夠通過(guò)替換鋼筋，在使用環(huán)境存在較大腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的情況下，確保鋼筋結(jié)構(gòu)的損害風(fēng)險(xiǎn)降低，從而提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。將其應(yīng)用與那些混凝土中鋼筋較為密集的部位，則可以起到減少鋼筋使用量，節(jié)省成本，簡(jiǎn)化施工操作流程的作用。而碳纖維索應(yīng)用的主要方向?yàn)榇罂缍冉Y(jié)構(gòu)建設(shè)中的吊索亦或者是錨索等，通過(guò)碳纖維索的應(yīng)用不僅可以減少結(jié)構(gòu)的自重，同時(shí)還能夠起到高抗拉力的作用。

電力輸送領(lǐng)域

碳纖維以其固有的特性賦予了其復(fù)合材料優(yōu)異的性能，它具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，從而為其在電線電纜行業(yè)中的應(yīng)用提供了可能和必然。