碳纖維的磁學性質與吸收

1.碳(C)纖維的磁學性質

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  從磁性角度（angle)，可以碳(C)材料(Material)大致分為兩類：一類是包含順磁離子的碳(C)纖維，另一類是不含順磁離子的碳纖維。所謂順磁離子系指d殼層不滿的過渡（transition)元素或f殼層不滿的稀土族元素。只有當碳纖維內包含具有固有磁矩的電子結構時才會引起順磁磁化(磁矩的擇優取向)，具有飽和（saturation）電子結構的碳纖維，沒有固有磁矩，因此是抗磁性的。碳纖維中載流子運動產生的順磁性一般大于抗磁性，所含的雜質和缺陷往往具有未配對的電子，它們的自旋貢獻一定的順磁性。因此，存在一定載流子、雜質或缺陷濃度的固體一般表現為順磁性。

  金剛石和石墨(化學式C )都是飽和（saturation）電子結構，因此結晶完美的金剛石和石墨(化學式C )都是抗磁性的。碳纖維生產傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。但是，由于石墨的禁帶寬度幾乎為O，石墨基碳(C)纖維材料(Material)總是存在大量的雜質和缺陷，大量載流子、雜質和缺陷的存在使得碳(C)纖維材料(Material)一般具有順磁性。金剛石的禁帶寬度很大，并且不容易進行攙雜，因而一般總是表現為抗磁性。

  2.透過與吸收
  自古以來金剛石就是最吸引人的寶石經過加工后，它晶瑩剔透，熠熠發光，這是因為金剛石具有高的折射率(可見光區域n=2.42)和低的吸收系數。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維生產傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。不僅是可見光區域，金剛石在紅外和紫外光的大部分區域都具有極好的透過性能，含有N原子雜質的天然金剛石只是在紅外光7～8μm的地方和紫外0.25μm左右的地方存在弱吸收。類金剛石膜中含有較多不同狀態的C一H鍵以及非sp3雜化的C一C鍵時，在可見光下一般呈現黃色等，具有低的折射系數，在紅外光譜上可以觀察到眾多吸收峰。紅外吸收光譜是測定類金剛石膜結構組成的重要方法。石墨(化學式C )和碳(C)纖維材料(Material)具有導電性能，通過(tōng guò)反射光譜來確定其光學性能。