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碳纤维是由有机纤维通过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高功能纤维,是一种力学功能优异的新资料,具有碳资料的固有赋性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic(CFRP)
在复合资料大家族中,纤维增强资料一直是人们重视的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢面世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合资料相继研制成功,功能不断得到改善,使其复合资料范畴呈现出一派生气勃勃。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合资料。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随品种不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素资料的特性,如耐高温、耐冲突、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素资料不同的是,其外形有明显的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因而有很高的比强度。
碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人工化学纤维,经热安稳氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
碳纤维是一种力学功能优异的新资料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合资料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因而CFRP的比强度即资料的强度与其密度之比可到达2000Mpa/(g/cm3)以阀拘雄狱上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。
碳纤维的主要用途是与树脂金属陶瓷等基体复合,制成结构资料。碳纤维增强环氧树脂复合资料,其比强度、比模量归纳目标,在现有结构资猜中是最高的。在密度、肯榜刚度、分量、疲惫特性等有严格要求的范畴,在要求高温、化学安稳性高的场合,碳纤维复合资料都颇具优势。
碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技能的需求而发生的,还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学范畴。跟着尖端技能对新资料技能功能的要求日益严苛,促进科技工作者不断努力进步。80年代初期,高功能及超高功能的碳纤维相继呈现,这在技能上是又一次腾跃,一起也标志着碳纤维的研讨和出产已进入一个高级阶段。
由碳纤维和环氧树脂结懂殃拔辩合而成的复合资料,由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天资料。由于航天飞行器的分量每削减腿嘱辣1公旬虹胶斤,就可使运载火箭减轻500公斤。所以,在航空航天工业中争相选用先进复合资料。有一种垂直起落战斗机,它所用的碳纤维复合资料已占全机分量的1/4,占机翼分量的1/3。据报道,美国航天飞机上3只火箭推进器的要害部件以及先进的MX导弹发射管等,都是用先进的碳纤维复合资料制成的。
F1(国际一级方程锦标赛)赛车,车身大部分结构都用碳纤维资料。尖端跑车的一大卖点也是周身运用碳纤维,用以进步气动性和结构强度。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他资料。传统运用中碳纤维除用作绝热保温资料外,一般不独自运用,多作为增强资料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等资猜中,构成复合材弃料归料。碳纤维增强的复合捉悼奔资料可用作飞机结构资料、电磁屏蔽除电资料、人工韧带等身体代用资料以及用于制作火箭外壳、机动船、工业机器人、轿车板簧和驱动轴等。
轿车轻量化的含义;碳纤维复合资料的现状;应用于轿车轻量化的复合资料,尤其是先进复合资料,是指用碳纤维等高功能纤维增强的复合资料。所以,在 2020 年全球碳纤维的需求量或许完成 13 万吨。通用与日本的三大碳纤维出产商之一帝人公司构成战略合作伙伴。
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