高性能纤维的特征及其应用
一、高性能纤维的定义：具备特殊耐受力的一类材料
高性能纤维，是指对外部的力、热、光、电等物理作用和酸、碱、氧化剂等化学作用具有特殊耐受能力的一种材料。

包括高强度、高模量、耐高温、阻燃、抗电子束辐射、抗射线辐射、耐酸、耐碱、耐腐蚀等的纤维。

被称为第三代合成纤维。

这类纤维由于具有比普通纤维更高的机械强度和弹性模量，更好的热稳定性、耐酸碱性及耐候性。

是20世纪60年代初发展以来，高分子纤维材料领域发展迅速的一类特种纤维。

它被称为继第一代锦纶、涤纶和腈纶及第二代改性纤维(包括差别化纤维)之后的第三代合成纤维。

二、高性能纤维类别繁多
高性能纤维按化学组成可分为有机和无机高性能纤维两大类。

有机高性能纤维是由有机聚合物制成的高性能纤维或利用天然聚合物经化学处理而制成的高性能纤维，按其大分子刚柔性可分为刚性链聚合物纤维和柔性链聚合物纤维。

其中，刚性链聚合物纤维由芳香族大分子构成，大分子柔软度较差，包括芳纶、聚四氟乙烯等；而柔性链聚合物纤维大分子不包含芳香环，柔性度较好，包括超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯醇纤维、超高分子量聚丙烯腈纤维等。

无机高性能纤维一般以矿物质或金属为原料制成。

它同样具有不同的分子构象或结构，如无定形纤维、多晶纤维和单晶纤维等。

主要品种有碳纤维、玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维、金属纤维等，此外尚有石棉纤维、矿渣棉、高硅氧纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等其他无机纤维。

三、应用集中于工业，其中高强度高模量纤维发展最快
高性能纤维在国防军事和工业领域应用十分广泛。

尤其是在有特殊要求的工业和技术领域，比如宇宙开发、海洋开发、情报信息、能源交通、土木建筑、军事装备、化工和机械等诸多方面，高性能纤维起着不可缺少的作用。

有机高性能纤维中的高模量高强度纤维每年以两位数速率增长。

有机高性能纤维可分为4大类近40种，分别为高强高模纤维、耐热纤维、抗燃纤维及耐腐蚀纤维。

目前，已经商品化的高性能有机纤维当属高强高模纤维增长最快，主要品种的需求量均以2位数增长，耐热纤维次之，主要品种以5%-10%的年增长率发展，抗燃纤维和耐强腐蚀性纤维相对增长缓慢，但又不可缺。

体现国家综合实力与技术创新的标志之一。

高性能纤维在国内外已作为技术创新、占领技术优势的重要战略物质，在国防、军工、航空、航天、能源、交通
等领域具有广泛的应用。

高性能纤维生产技术与装备水平是体现国家综合实力与技术创新的标志之一。

四、三种主要高性能纤维：各显其能，各居其功
碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维被称为当今世界的三大高性能纤维。

在品种繁多的各种高性能纤维中，碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维备受世界关注，是各国的重点发展对象。

它们的共同点是不仅都具有高强度高模量的力学性能，更是具备耐腐蚀和阻燃耐热等特殊性能，在国防军事、航天航空和工业能源等领域起着至关重要的作用。

这三大高性能纤维由于某些性能上的差异，被应用在各个不同领域，发挥着各自无可取代的特长。

五、高性能纤维产业发展要求迫切
我国传统化纤产能过剩，但对位纺纶、碳纤维和超高分子量聚乙烯等高性能纤维却仍需大量进口。

其中对位纺纶进口依存度超过95%，碳纤维进口依存度约70%。

超高分子量聚乙烯进口依存度也接近40%。

未来我国高性能纤维市场存在巨大替代进口的空间。

强国强军的战略物资。

在军事装备现代化、民用产品高性能化、生产过程标准化、技术进步高速化发展的今天，高性能纤维，以及高性能纤维增强的复合材料已在各领域发挥重要作用。

正如美国国家材料顾问委员会的科学家在1992指出的那样：“如果美国要保持在高技术产品上的领先，支持高技术纤维的开发是十分关键的。

失去在高技术纤维领域的领先地位将使我们失去飞机制造业在国际上的领先优势，进一步还会削弱我们的汽车工业在国际上的竞争力”。

巨大的产业化空间。

高性能纤维具有已有的和潜在的市场，除在军事领域外，它还在航空航天、船舶、海洋工程、电子信息、桥梁建筑、交通运输、体育娱乐、建筑等方面有广阔的应用前景。

其产业化上可带动原材料，下可带动复合材料及其产品的产业链的发展，可产生巨大的经济效益。

纤维强度不足理论十分之一，科学理论上还有进一步发展的需要。

纤维在成型过程中大分子链沿轴向取向排列形成规整度很高的轴向有序结构，如果纤维中所有的大分子沿轴向整齐排列，其的理论拉伸强度可达200cN/dtex以上。

目前即使是高强高模纤维，其强度仅为理论强度的十分之一，在材料中也是比强度最高的。

同时也说明我们对传统的纤维成型理论及其工艺通过创新性研究还会进一步提高纤维强度和模量。