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聚丙烯腈基炭纤维(PANCF)及其复合材料具有质量轻、比强度大、比模量高、耐疲劳、耐高温、抗蠕变和热膨胀系数小及良好的可设计性、可复合性等一系列优异性能，是航空、航天、火箭、导弹等军工必不可少的材料，也是体育用品、建筑补强、医疗器械等民用工业更新换代的新型材料。目前，我国高性能PANCF的制备和产业化生产技术滞后于发达国家和国家发展的需求，而PANCF的力学性能与其微观结构密切相关且PANCF的强度和模量远低于其理论值。因此，深入研究调试所得同批次PANCF的结构与性能的关系，以及国产PANCF与东丽T300B、T700S在结构上的差异，对提高国产PANCF的产业化生产技术和应用水平、探索科学合理的工艺条件具有重要的指导意义。
本文主要利用力学性能测定、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、元素分析(EA)和X射线衍射(XRD)等表征手段，研究调试所得同批次PANCF微观结构与性能的相关性，以及该炭纤维与日本东丽公司生产的牌号为T300B、T700S在结构上的差异，探索提高自制PANCF性能和稳定化生产的技术途径。
主要研究结果如下：
1．调试所得PANCF同T300一样，采用湿法纺丝，表面有大量的沟槽和缺陷，但表面沟槽较T300细浅且沿轴向排列整齐；T700采用干喷湿纺工艺，表面光滑；炭纤维断面均呈现出颗粒状特征，调试所得PANCF同T300的断面呈肾型或近圆形而T700的断面呈规则圆形。
2．调试所得PANCF单丝细度不均匀，说明PAN原丝丝束中单丝细度离散大，导致PAN原丝在预氧化过程中因受热不均匀而产生皮芯结构和微孔等缺陷，降低炭纤维的拉伸强度。
3．调试所得PANCF的R、IA/IG值逐渐减小，说明纤维结构逐渐向石墨结构转化，石墨化程度提高，结构趋于完善。
4．调试所得PANCF碳、氮含量介于T300与T700之间。氮含量是影响炭纤维拉伸强度的一个很重要的因素，随着氮含量的降低，调试所得PANCF、T300和T700的拉伸强度逐渐提高，但对拉伸模量影响不明显。同时，在一定范围内提高PANCF的碳含量也可以提高拉伸强度。
5．综合结论3和4的结果，表明T700的高温炭化温度有可能高于调试温度1350℃和T300的高温炭化温度。
6．调试所得PANCF微晶结构参数Lc、Lc/d002和Xc逐渐增大、La先减小后增大、微孔体积含量和d002逐渐降低，且均向T700靠近。
7．微晶尺寸对PANCF拉伸强度的影响无d002的影响大。Lc和d002对拉伸强度、拉伸模量有较明显影响：Lc越大、d002越小，调试所得PANCF的拉伸强度、拉伸模量越大；而La与拉伸强度、拉伸模量无明显的影响。