碳化硅纤维

碳化硅纤维（又称SiC纤维），英文名为silicon carbide fibre，是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维，属陶瓷纤维类。^[1]

碳化硅纤维是一种高强度、高模量，耐高温、耐氧化、耐化学腐蚀的高性能纤维，广泛应用于航天、航空、兵器、舰艇等领域，^[2]具有极高的应用价值，属于国家战略性新兴材料。^[3]

碳化硅纤维从形态上分为晶须和连续纤维两种，其中晶须是一种单晶，直径一般为0.1～2um，长度为20～300um，粉末状；连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。^[1]

碳化硅纤维的最高使用温度达1200℃，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达 1960～4410MPa，在最高使用温度下强度保持率在 80%以上，模量为176.4～294GPa，化学稳定性也好。

连续丝于1973年由美国阿芙科公司投产，长丝则于1980年由日本碳公司建成试生产装置，1985年生产能力已达24t,美国埃克森化学公司和日本东海碳素公司等则生产晶须，东海碳素公司的年生产能力为24t。

从形态上分有晶须和连续纤维两种。

晶须是一种单晶，碳化硅晶须的直径一般为0.1～2um，长度为20～300um，外观是粉末状。

连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。

碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用做增强材料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。

碳化硅长丝的制造过程是将聚硅烷在400℃以上，发生热转位反应，使侧链上的甲基以亚甲基的形式，导入主链的硅-硅间，形成聚碳硅烷，然后通过干法纺丝或熔体纺丝制成纤维。为防止纤维在碳化过程中发生熔融粘接，须先在较低温度下作不熔化处理。不熔化纤维在真空或惰性气体中加热至1200～1500℃，侧链的甲基与氢同时脱出后只留下硅-碳的骨架成分，并形成β-碳化硅结构的纤维。最后进行上浆处理及集束卷绕。上浆剂的种类视最终用途而定，用于增强塑料时上浆剂可选用环氧树脂，增强金属及陶瓷时则要求进一步在较低温度下将上浆剂热分解掉。由—碳化硅细晶粒组成的连续纤维，可用气相沉积或纺丝烧结法制造。