碳纤维一直在航空航天中备受欢迎，碳纤维布更是被称为是给航天器的“嫁衣”的布料，在航空航天和太空等应用中，人造丝基碳纤维织物在保护结构部件免受高温影响方面发挥着至关重要的作用。

一、航空航天加工时选择碳纤维原因有哪些？

碳纤维的强度是超高强度钢的1-4倍，但密度只有钢的5/1。碳纤维不仅可以单向带和机织物（连续纤维）形式使用，而且可作为粉末、短纤维、中长纤维对复合材料进行增强，通过注射成型法进行处理和成型。此外，碳纤维树脂基复合材料是目前使用最广泛的材料，在汽车工业中前景最大。

以下是飞机行业选择碳纤维的重要考虑因素：

局部之强可使整体更强：这些优势使得碳纤维复合材料用于生产从机翼、座椅到头顶舱、支架等飞机结构件。因此，先进的复合材料正在取代飞机制造中的许多金属部件，因为它们有可能实现较轻的结构部件，它还使碳纤维更容易进入汽车、能源、海洋和基础设施行业。

提高燃油效率并不是通过使用现代复合材料来降低航空航天加工零件制造成本的唯一方法。虽然复合材料的制造成本可能比标准金属或非增强塑料更昂贵，但其延长的寿命、更高的燃料效率和更低的制造成本可以抵消产品寿命期内的初始成本，这也使得碳纤维成为一种可行的替代品。

先进复合材料性能优于金属：与铝合金和金属等传统材料相比，碳纤维等现代复合材料为生产重量更轻、强度更高的飞机结构部件提供了高性能解决方案。它可以通过提高飞行应用中的燃油效率来帮助降低碳足迹。

碳纤维的轻质与其伴随的强度相匹配，因此改进的复合材料对航空航天机械加工行业的未来至关重要。主要飞机制造商波音和空客使用的增强纤维的其他好处包括：耐腐蚀性、降低了生产成本、耐高温和高压的能力、刚度和灵活性。

二、航天器的“嫁衣”——碳纤维布

应用在航天领域的材料，必须符合强度高、变形小、重量低、耐高温等几个点，听着有没有一点耳熟，没错，符合以上几点要求的，就是我们的碳纤维布。

碳纤维布是用碳纤维丝束通过“编”或“织”把纤维编织成具有一定几何形状的二维或三维碳纤维布。它是通过相互垂直排列的两个系统的碳纤维丝束，在织机上按一定规律交织而成。碳纤维布在编织过程中使纤维之间相互连接构成了具有很强的整体性和碳纤维本有的特异性能: 耐高温、耐磨擦、耐磨损、高模性、高强度、低密度（质轻）、导电导热性能好、生物相容性好、X射线透过性能好、化学稳定性好、尺寸稳定性好等，碳纤维布其强度综合指标在现有结构材料中是最高的，曼卡特碳纤维布甚至比钢材强8倍，但重量却是钢材的23%。并且耐高温，在高温时也不会熔融，而且是在2000摄氏度以上唯一强度不下降的已知材料，耐腐蚀，化学稳定性高。

常用于航空、航天领域做隔热和烧蚀材料。如火箭的喷管内衬、喷嘴，航天飞机的鼻锥、头部、机翼、机身，飞机刹车盘等。

随着我国航天事业的发展，以碳纤维布为代表的碳纤维复合材料的用量将会不断增长，面对国内和国际两个市场，将发展形成巨大的产业。人造卫星上的展开式太阳能电池板多采用碳纤维复合材料制作，而太空站和天地往返运输系统上的一些关键部件也往往采用碳纤维复合材料作为主要材料。

三、耐温人造丝基碳纤维织物

在航空航天和太空等应用中，人造丝基碳纤维织物在保护结构部件免受高温影响方面发挥着至关重要的作用。

近日，西格里碳素/SGL Carbon公司（美国加州瓦伦西亚和德国威斯巴登）宣布开发用于生产碳纤维布复合材料的耐温碳化人造纤维织物。这些复合材料由于其极端的温度弹性，通过作为烧蚀材料的功能来保护结构部件不受热影响。此外，碳纤维布显示出最佳的热稳定性、机械性能（包括高强度、高质量和高纯度），并具有轻质和化学惰性。

德国西格里公司（SGL）是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。西格里集团涵盖了从原丝到碳纤维、织物和预浸料、再到碳纤维复合材料部件成品在内的完整业务链。2021年上半年，西格里集团销售额达到 4.97亿欧元，增长了8.8%（2020年上半年为4.57亿欧元），碳纤维为SGL销售额贡献了1.67亿欧元，主要是受益于汽车市场需求的增长。

在SGL公司位于加利福尼亚州瓦伦西亚的能力中心，该公司使用最先进的PLC控制的碳化工艺生产碳纤维织物。

该工艺将100%人造丝的连续长丝人造丝布转化为高质量的碳纤维织物，其温度高于1,200°C（约2,220°F）。

西格里碳素公司在制造用于苛刻和极端应用的碳纤维织物方面拥有超过四十年的经验，致力于提供无与伦比的质量和可靠性。

"我们从1976年开始参与人造丝基碳[纤维]织物的生产。西格里碳公司是航空航天业的重要供应商，除其他外，还为美国宇航局航天飞机项目生产材料，"西格里技术有限责任公司的总经理Brian Green说。"我们的碳[纤维]织物在保护固体火箭发动机喷嘴和其他要求严格的航空航天应用中的结构部件不受热影响方面发挥了关键作用。"

文章来源： CompositesWorld，中国复合材料学会，藏海拾贝，钱鑫博士，南京曼卡特碳纤维布