碳纖維的制作是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)的過程，通常以聚丙烯腈、瀝青、粘膠等為原料，歷經(jīng)拉絲、預(yù)氧化、碳化、石墨化，以及表面處理和上漿等多道工序。首先將原料制成紡絲液擠出形成纖維原絲，接著在空氣中加熱原絲進(jìn)行預(yù)氧化，隨后在惰性氣體保護(hù)下碳化，部分還需進(jìn)行石墨化。最后通過表面處理和上漿來提升性能。每一步都對(duì)最終碳纖維的品質(zhì)有著重要影響 。

在拉絲階段，將原料精心制成紡絲液后擠出，形成纖維原絲。這一過程中，諸多參數(shù)都需精準(zhǔn)控制，任何細(xì)微偏差都可能影響原絲質(zhì)量，進(jìn)而波及最終碳纖維的性能。

預(yù)氧化環(huán)節(jié)，是將原絲在 200 - 300℃的空氣中加熱。在此溫度區(qū)間內(nèi)，原絲分子鏈發(fā)生奇妙變化，逐漸轉(zhuǎn)化為耐熱的梯形結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)為后續(xù)處理奠定基礎(chǔ)，若溫度與時(shí)間把控不當(dāng)，碳纖維的強(qiáng)度與穩(wěn)定性都會(huì)受影響。

碳化過程在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，溫度需提升至 1000 - 1800℃。高溫作用下，非碳元素逐漸被去除，形成基本的碳骨架結(jié)構(gòu)，含碳量大幅提高，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)。此階段對(duì)溫度和氣氛要求嚴(yán)苛，稍有差池就會(huì)降低碳纖維的力學(xué)性能。

部分碳纖維還需經(jīng)歷石墨化。在 2000 - 3000℃的高溫中，碳分子會(huì)更有序地排列，完善石墨晶體結(jié)構(gòu)，提升結(jié)晶度與取向度，進(jìn)一步增強(qiáng)碳纖維的力學(xué)性能。

完成上述主要步驟后，表面處理和上漿也不可或缺。表面處理能增加活性官能團(tuán)，提升碳纖維與樹脂基體的粘結(jié)性能；上漿處理則可保護(hù)其表面，改善集束性與加工性能。

總之，碳纖維制作的每一道工序都緊密相連、環(huán)環(huán)相扣，從原料選擇到最終處理，每一步都傾注著科技與工藝的智慧，共同造就了這種高性能的新型材料。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）