碳纤维的磁学性质与吸收

1.碳(C)纤维的磁学性质

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  从磁性角度（angle)，可以碳(C)材料(Material)大致分为两类：一类是包含顺磁离子的碳(C)纤维，另一类是不含顺磁离子的碳纤维。所谓顺磁离子系指d壳层不满的过渡（transition)元素或f壳层不满的稀土族元素。只有当碳纤维内包含具有固有磁矩的电子结构时才会引起顺磁磁化(磁矩的择优取向)，具有饱和（saturation）电子结构的碳纤维，没有固有磁矩，因此是抗磁性的。碳纤维中载流子运动产生的顺磁性一般大于抗磁性，所含的杂质和缺陷往往具有未配对的电子，它们的自旋贡献一定的顺磁性。因此，存在一定载流子、杂质或缺陷浓度的固体一般表现为顺磁性。

  金刚石和石墨(化学式C )都是饱和（saturation）电子结构，因此结晶完美的金刚石和石墨(化学式C )都是抗磁性的。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。但是，由于石墨的禁带宽度几乎为O，石墨基碳(C)纤维材料(Material)总是存在大量的杂质和缺陷，大量载流子、杂质和缺陷的存在使得碳(C)纤维材料(Material)一般具有顺磁性。金刚石的禁带宽度很大，并且不容易进行搀杂，因而一般总是表现为抗磁性。

  2.透过与吸收
  自古以来金刚石就是最吸引人的宝石经过加工后，它晶莹剔透，熠熠发光，这是因为金刚石具有高的折射率(可见光区域n=2.42)和低的吸收系数。碳纤维配件一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。不仅是可见光区域，金刚石在红外和紫外光的大部分区域都具有极好的透过性能，含有N原子杂质的天然金刚石只是在红外光7～8μm的地方和紫外0.25μm左右的地方存在弱吸收。类金刚石膜中含有较多不同状态的C一H键以及非sp3杂化的C一C键时，在可见光下一般呈现黄色等，具有低的折射系数，在红外光谱上可以观察到众多吸收峰。红外吸收光谱是测定类金刚石膜结构组成的重要方法。石墨(化学式C )和碳(C)纤维材料(Material)具有导电性能，通过(tōng guò)反射光谱来确定其光学性能。