碳纤维资讯：碳纤维的固相反应与石墨的层间插入

　　

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 碳纤维的固相反应在产业上存在重要利用，多数金属是以氧化物的情势存在，金属氧化物的生成自由能随温度的回升而增大，与此比较，碳纤维的氧化反应自由能变小，因此只有进步温度，所有的金属氧化物都能用碳还原。

  金属跟碳纤维直接反应或者金属氧化物烃类还原可能生成金属碳纤维化物，碳纤维化物的品种有盐型化合物、侵入型化合物、过渡金属碳纤维化物等，盐型碳化物是元素周期表中Ⅰ~Ⅲ族元素的碳化物，多数跟CaC2一样，跟水反应生成乙炔。碳纤维制品在之前还有一种说法是，碳纤维制品与同等质量的金属材料相比，碳纤维的强度等于金属强度的12倍。侵入型碳化物为碳纤维原子进入原子半径在0.13nm以上的金属形成的缝隙型固溶体，个别不透明、极硬、熔点高，例如，HFC的熔点为4160K，在双组分组成的化合

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  物中最高。过渡金属化合物是原子半径在0.13nm以下的F
　　E、Ni等过渡金属的碳纤维化物，个别结协力较小，轻易与水反应生成各种烃类。碳纤维制品在之前还有一种说法是，碳纤维制品与同等质量的金属材料相比，碳纤维的强度等于金属强度的12倍。

  在石墨晶体的层面之间插入其余一层原子或者分子将形成石墨层间化合物(GICs)，插入的层间原子为碱金属钾之类的含有自由电子的金属时，电子将从层间原子转移到石墨原子上，形成施主型
GiCs，其费密能级比石墨高数个数量级。碳纤维制品厂家由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。反过来，受主型GICs中，空穴从层间原子转移到石墨原子上，降落了石墨的费密能级。

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  插入层内的原子或分子之向，受到金属键等强结协力作用，而在插入层与插入层之间，因为所带电荷雷同而彼此排斥，这样在由插入层与石墨层形成的超晶格中存在应力。插入层之间石墨原子的层数称为这种超晶格的阶数，如四阶的钾插入层化合物中，钾层之间的石墨层数为4；该GICs中，钾层的厚度为0.535nm，钾层与钾层之间的厚度为5XO.335nm=1.675nm。