碳化硅纖維是以碳和硅為主要組分的一種陶瓷纖維，其耐輻照、耐高溫、強度高、模量高、線膨脹系數(shù)小，吸波性、化學穩(wěn)定性和耐化學品腐蝕性能優(yōu)良，且具有半導體性質(zhì)，主要用于制備耐高溫的金屬或陶瓷基復合材料。

碳化硅纖維的分類

碳化硅纖維從形態(tài)上可分為晶須和連續(xù)纖維兩種。

碳化硅晶須是一種外表呈粉末狀的單晶纖維，與金剛石屬于同一種晶型，缺陷很少且具有一定的長徑比，強度和抗高溫性能優(yōu)良。其具有極高的性價比，是目前能夠合成得到的晶須中硬度最高、耐熱溫度最高、模量最大、抗拉伸強度最大的晶須產(chǎn)品，主要用于需要高溫、高強應(yīng)用材質(zhì)的增韌場合。

碳化硅連續(xù)纖維是碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上形成的連續(xù)絲，或通過紡絲和熱解得到的純碳化硅長絲。日本碳公司生產(chǎn)的尼卡綸是一種新型碳化硅連續(xù)纖維，比碳纖維、硼纖維具有更高的耐熱性、彈性模量、耐高溫強度及抗氧化性能，與合成樹脂親和性好，是制備高級復合材料的理想填料。

碳化硅纖維的優(yōu)勢

碳化硅纖維比強度和比模量高，碳化硅復合材料中包含35%～50%的碳化硅纖維，其比強度可提高1～4倍，比模量可提高1~3倍。

碳化硅纖維高溫性能卓越、尺寸穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)比金屬小。用碳化硅增強復合材料可提高基體材料的耐高溫性能，使金屬基復合材料熱膨脹系數(shù)變小。

碳化硅纖維不吸潮、不老化，具有優(yōu)良的抗疲勞和抗蠕變性，碳化硅增強復合材料有較好的界面結(jié)構(gòu)，和金屬基體性能穩(wěn)定，可有效地阻止裂紋擴散。

碳化硅纖維有較好的導熱和導電性，碳化硅增強金屬基復合材料保持了金屬材料的導熱和導電性，可避免靜電并減少溫差。

此外，碳化硅纖維具有各向同性，其無毒、光學性能好、熱變形系數(shù)小、能夠?qū)崿F(xiàn)復雜形狀的近凈尺寸成型，因而成為制備空間反射鏡的首選材料。

碳化硅纖維的缺陷

碳化硅纖維材料作為一種多相陶瓷材質(zhì)既硬且脆，加工難度很大。

碳化硅反射鏡面形精度尚不能夠滿足高精度光學系統(tǒng)的成像要求，使得它在應(yīng)用中受到許多限制。

常規(guī)的碳化硅產(chǎn)品雖然可以彌補現(xiàn)有常規(guī)纖維的不足，但在特殊領(lǐng)域仍有許多缺陷，需要進一步完善和創(chuàng)新。

碳化硅纖維的應(yīng)用

碳化硅纖維主要用作增強材料和耐高溫材料。

用做增強材料時常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機的剎車片、發(fā)動機葉片、著陸齒輪箱和機身結(jié)構(gòu)材料等，還可用做體育用品。耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等，其短切纖維可用做高溫爐材等。

碳化硅纖維復合材料可實現(xiàn)減重、熱膨脹系數(shù)匹配、提高工作溫度和熱導率等目的，多用于國防軍工，如航空、航天等高新技術(shù)領(lǐng)域，以及電子組件、空天飛機、戰(zhàn)術(shù)導彈、先進戰(zhàn)斗機和航空發(fā)動機等。在高級運動器材上也有應(yīng)用，如自行車車架等。

未來，我國的碳化硅纖維研發(fā)將進入合作與競爭并存的快速發(fā)展階段。一方面加速第二代、第三代碳化硅纖維的產(chǎn)業(yè)化進程，降低制造成本，推動碳化硅纖維在航空航天領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用，以及在民用、核能等領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面，功能化碳化硅纖維將呈現(xiàn)百花齊放的格局，圍繞特殊應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)專用的碳化硅纖維。