模量是碳纤维的一项重要的性能指标,而碳纤维的结构决定其模量的大小。前人只是定性地描述碳纤维结构与模量的关系,并未建立其间的定量关系。本论文从模量的基本理论出发,通过对石墨微晶的受力分析,推导碳纤维石墨微晶模量的结构依赖性所存在的数学函数关系。通过X-射线衍射的方法,测定不同制备条件下获得碳纤维的取向角和形状因子,研究纤维结构的变化规律,并将碳纤维的计算模量与实测模量进行对比,进一步揭示影响碳纤维模量的结构因素及其规律。研究结果表明：1.通过碳纤维石墨微晶的受力分析,推导出了微品模量的结构依赖性函数关系：表明微晶模量受形状因子和取向角的协同影响。2.随着形状因子的增大,碳纤维微晶模量先快速上升后缓慢下降。随着取向角的减小,对应的最佳形状因子η*增大,微晶模量增加。3.不同结构的碳纤维,由结构参数获得的计算模量与力学性能测试结果基本接近,验证了模量理论分析的适用性。4.在碳化石墨化阶段,处理温度是影响碳纤维微晶模量和结构的决定因素,温度越高,微晶取向越好,微晶结构越趋近于石墨结构,微晶模量和纤维模量就越高。在碳化阶段牵伸能有效地影响微晶的取向和微晶模量,在石墨化阶段,牵伸主要影响微晶之间的堆砌,能够提高纤维模量。5.在碳化阶段,微晶结构不完善,微晶尺寸小,微晶模量不高,微晶模量与纤维差异不大。在石墨化阶段,微晶快速生长并沿轴取向排列,微晶模量达到相应最大值,又因为微晶堆砌的调整变得困难,所以微晶模量与纤维模量差异变大。