portant; overflow-wrap: break-word !important;">由PAN碳纤维的生产过程包括几个步骤：前体体的合成、PAN原丝纤维的纺丝、在空气气氛中 200至300℃的低温范围内的氧化稳定化、碳化和表面处理。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">具体来说，具有高优先取向分子链的PAN纤维在氧化稳定过程中转化为稳定且不熔的梯形结构。然后将稳定化的纤维在1200至1600°C的温度范围内进行碳化，其中氧和氮等杂原子被消除，碳结构形成脱氢和缩聚反应。通过2000°C以上的进一步热处理（石墨化），碳结构发展为更有序的乱层石墨结构。石墨化导致碳纤维内部微观结构发生变化，从而影响CF的最终材料性能。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">然而，在高达2000℃的热处理条件下，前驱纤维通过释放各种气体显着失重并在纤维直径方向收缩，导致形成微孔、残留杂原子、表面缺陷和这会显着降低碳纤维的最终材料性能。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">微孔
portant; overflow-wrap: break-word !important;">碳纤维生产过程的纺丝、预氧化、碳化、石墨化过程都会产生微孔。基本上PAN基碳纤维的微孔含量要比中间相碳纤维微孔含量高，PAN基碳纤维的微孔是扁平的针状或带状，而中间相沥青基碳纤维中的微孔更可能是盘形。有研究表明，微孔的方向可能是决定 CF 拉伸性能的主要因素，而不是微孔的大小和含量。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">结晶层之间存在微孔，显着影响失效行为和拉伸性能。众所周知，产生的不同碳纤维结构取决于PAN聚合物中共聚单体的组成、制备PAN纤维的纺丝、预氧化、碳化和石墨化。正如预期的那样，公开文献中 CF 中微孔的不同特征是由这些复杂因素造成的。因此，了解从纺丝到石墨化的制造过程中微孔的演变，是系统了解这些参数如何与 CF 的拉伸性能定量关系的先决条件。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">结构
portant; overflow-wrap: break-word !important;">PAN 基CF和沥青基CF之间的结构差异继承自前体纤维的结构。PAN聚合物在氧化稳定过程中从线性链转变为具有多环芳烃，从而通过顺序碳化产生具有乱层结构的CF。提供更高的拉伸强度相比之下，特别是中间相沥青作为前体已经包含芳香族和脂肪族化合物，这表明即使沥青纤维应该被稳定以吸收氧气，也不需要额外的工艺来制备多环芳烃。此外，纺丝中表现出的液晶行为有助于分子沿纤维轴高度定向。在碳化和石墨化之后，这些固有结构使沥青纤维能够形成具有良好石墨结构的碳纤维，从而有助于提高拉伸模量。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">决定碳纤维拉伸强度的另一个关键因素是结构均匀性，这是由制造过程中不可避免的气体逸出引起的。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">表面缺陷
portant; overflow-wrap: break-word !important;">众所周知，表面缺陷源于热处理过程中的纤维收缩和气体逸出，以及为提高界面强度而施加上浆剂之前的后表面处理。在通常研究中，这些表面缺陷被认为是比内部缺陷更重要的影响碳纤维抗拉强度的因素，因为当施加拉力时，表面缺陷很容易引发通过应力集中在内部传播的断裂。为了实现高强度碳纤维，缺陷是消除的主要因素之一。