碳纖維是一種導電材料，雖然其導電性要低于傳統的金屬材料，但是作為非金屬導體其導電性還是備受青睞，尤其近年來碳纖維加熱管、碳纖維地暖等產品逐漸普及，使碳纖維成為廣為關注的電熱材料。本文詳細分析了碳纖維導電原理、導電影響因素及電阻率測試方法。

碳纖維是由微晶結構組成，石墨單晶中碳原子的結構排列如圖1所示，每個碳原子由強的共價鍵（σ鍵）與其他相鄰的三個碳原子結合；同時，石墨微晶存在層狀結構，層與層間依靠范德華力連接，屬于次價鍵力，因此在平行基面方向具有良好的機械性能及導電性，而在層間方面強度較低。

圖1 石墨單晶結構示意圖

作為一種含碳量在95%以上的碳石墨材料，碳纖維的導電原理也與石墨導電相類似，纖維內部所有C原子參與形成大π鍵，從而形成連續能帶，每個C可剩余1個能夠自由移動電子，沿著連續能帶實現導電，但是由于碳纖維具有獨特的亂層結構，導致碳纖維層內方向（纖維軸向）導電性顯著優于層間（纖維縱向）導電性。

碳纖維之所以能夠導電，與其內部的石墨微晶結構休戚相關，因此影響碳纖維導電性強弱的關鍵因素在于其內部微觀結構。

一般而言，碳纖維石墨化程度越高，石墨微晶結構越完善，碳纖維的導電性越好。對于T300、T800等級別高強中模碳纖維，纖維內部具有典型的二維亂層石墨結構，如圖2所示，由于石墨層內存在缺陷結構，致使其導電性較差。

圖2 高強中模碳纖維內部典型亂層石墨結構

經過石墨化處理后，纖維內部二維亂層石墨結構逐漸轉變為三維石墨微晶結構，而且石墨化程度越高，石墨微晶越接近于理想石墨單晶結構。對于石墨化程度而言，最為客觀反映程度高低的就是碳纖維拉伸模量，因為石墨化程度越高，碳纖維拉伸模量往往也就越高。

PAN基碳纖維拉伸模量與電阻率之間定量關系曲線如圖3所示，隨著碳纖維拉伸模量增加，纖維電阻率逐漸下降。通過提高熱處理溫度，可以制備高拉伸模量碳纖維，而在熱處理過程中石墨片層會逐漸生長，石墨微晶層間距逐漸下降、取向提高，為π電子導電提供了良好的空間，因此纖維導電性顯著提高。

圖3 PAN基碳纖維拉伸模量與電阻率之間關系

為了便捷快速測試碳纖維導電性能，以下是一種碳纖維電阻率測試裝置，如圖4所示，利用該裝置對碳纖維電阻率測試時，通過讀取電壓、電流表數值，并按照特定公式計算，可以快速實現碳纖維電阻率檢測。

圖4 碳纖維電阻率測試裝置

測試具體流程如下：從繞絲架上剪取一定長度的碳纖維樣品，在施加張力情況下將其固定在底板上，依照刻度線調整兩個電極調節塊至特定距離，隨后，使電極接觸到待測碳纖維樣品，調整電源，實現通過待測樣品的電流值穩定在一數值，然后讀取此時的電壓值，最后按照電阻率公式計算得到電阻率。