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碳纤维是一种力学性能优异的新材料
2021-10-14 10:16:01

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。作为高性能纤维的一种,碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此,碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。

 

一、碳纤维性质

 

碳纤维是一种力学性能优异的新材料。他的比重不到钢的1/4,比铝还要轻,比强度是铁的20倍。同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点,可以称为新材料之王。因此,可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。

 

由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量,因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器,噪音小,而且因质量小而动力消耗少,可节约大量燃料。据报道,航天飞行器的质量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500kg。

 

碳纤维除了具有一般碳素材料的特性:耐高温, 耐磨擦, 导电, 导热及耐腐蚀等, 其外形有显著的各向异性, 柔软, 可加工成各种织物, 又由于比重小, 沿纤维轴方向表现出很高的强度, 碳纤维增强环氧树脂复合材料, 其比强度、比模量综合指标, 在现有结构材料中是最高的。碳纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕,一般仅约为19克, 拉力高达300kg/mm2。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能, 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温,化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料具备不可替代的仇势。



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