碳纤维组成结构

 碳纤维属于高强度、高模量的纤维材料。其主要成分是由碳元素构成的薄片状晶体，并通过纤维化、热稳定化等工艺制成纤维。碳纤维的分子结构单元为碳原子间的键合，因此其化学性质具有稳定性、不易腐蚀的特点。碳纤维的组成结构包括以下几个方面：

基础晶体
碳纤维的基础晶体由面心立方结构的一层碳原子构成，其基本原子排列单元是晶格，晶格尺寸大小决定碳纤维的力学性能。纤维的力学性能与碳纤维基础晶体的遗传性有关，基础晶体越完整，纤维的力学性能越好，因此力图减少晶体缺陷是碳纤维制备的一个目标。
密排度
碳纤维基础晶体内部的原子之间距离紧密，密排度高，具有不同于普通碳材料的高度注入状性。高密度使得碳纤维的力学性能高。
方向性制备
碳纤维的制备过程中，采用方向性制备可以增加纤维方向性，使其成为更强的拉伸纤维。具体而言，采用单一纤维丝进行热加工，在一个方向上重复拉扯成形，形成高度纤维化的长丝。这种碳纤维既具有高强度，又具有高模量。
加固剂
碳纤维通常加入一些强化剂，如陶瓷、钛等材料，从而增加碳纤维的强度和硬度，提高其耐磨、耐热和耐腐蚀性能。
纤维表面修饰
碳纤维表面经过一系列处理，如氧化、硫化等，以提高其粘着性和界面耐久度。因为碳纤维的表面不良，会影响到其与复合材料中基体的粘结强度，降低复合材料的性能。