碳纖維除了用于航空航天領(lǐng)域、國防軍事領(lǐng)域和體育休閑用品外，汽車構(gòu)件、風(fēng)力發(fā)電葉片、建筑加固材料、增強(qiáng)塑料、鉆井平臺(tái)等碳纖維新市場(chǎng)也正在興起。待開發(fā)市場(chǎng)有壓力容器、醫(yī)療器械、海洋開發(fā)、新能源等領(lǐng)域。
油田鉆探領(lǐng)域
目前，碳纖維連續(xù)抽油桿已在我國部分油田得到應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料有兩種成型方式：拉擠和纏繞。碳纖維連續(xù)抽油桿就是拉擠成型的一種類似電影膠片的帶子。雖然厚只有4.2毫米，寬僅32毫米，但是它比鋼制抽油桿更耐疲勞、抗腐蝕，而且作業(yè)速度更快，更節(jié)能。據(jù)稱，碳纖維抽油桿一年約可節(jié)電7萬至8萬千瓦·時(shí)。
深井鉆井和開采其中一個(gè)難題就是井身管柱自重大，鋼制油套管易變形斷裂。深井管柱如果底下是鋼的、上面是碳纖維復(fù)合材料的話，不僅能解決這個(gè)問題，而且還耐腐蝕，又輕，比強(qiáng)度高。目前，纏繞成型的高強(qiáng)輕質(zhì)、耐腐蝕碳纖維油套管應(yīng)用于海洋和深井鉆采，國外已經(jīng)形成成熟的配套技術(shù)系列。
據(jù)悉，碳纖維復(fù)合材料已能制成高強(qiáng)度鉆桿，以適應(yīng)更深的超深井和更長(zhǎng)位移的大位移井鉆井對(duì)降低鉆柱重量、扭矩和拖拽載荷的需要。這種鉆桿是通過在卷筒上纏繞碳纖維后，應(yīng)用一種環(huán)氧基復(fù)合材料覆蓋并密封而成，其優(yōu)勢(shì)在于重量輕，具有高強(qiáng)度重量比、超高的抗腐蝕能力以及較強(qiáng)的抗疲勞能力。
碳纖維的獨(dú)特性能
碳纖維是一種兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代的增強(qiáng)纖維。它的密度不到鋼的1／4，但抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼；與傳統(tǒng)的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量(指表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量)是其3倍多；與凱芙拉纖維(KF-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。正是由于兼具優(yōu)異性能，碳纖維在國防和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。
碳纖維是指含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維。它是以化纖和石油產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制成的纖維。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防、軍工和民用方面都是重要材料。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。高性能碳纖維是制造先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料，是發(fā)展國防軍工與國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資，在當(dāng)今世界高速工業(yè)化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化、核心化。
由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開，人們現(xiàn)在還不能直接用碳或石墨來制取，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)為原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維。根據(jù)原料及生產(chǎn)方式不同，碳纖維主要分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維、黏膠基碳纖維等。