碳纤维简介

能 源 方 面 应 用
2.碳纤维抽油杆 金属抽油杆存在着大重量、易腐 蚀、低疲劳性能，采油事故发生 率高的缺点，而碳纤维抽油杆， 具有高强、轻质、耐腐蚀、耐磨 损的特点，大大提高采油效率， 应用前景十分广泛。
加固材料
碳纤维材料的化学物理性能优异。 该材料可以很好地增强建筑结构对 外部恶劣环境的抵抗能力，延长建 筑结构物的使用寿命；又因其优异 的物理力学性能使它可以有效的用 于结构物的抗弯、抗剪、抗压、抗 疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠 度的补强工程。 碳纤维材料的质量轻、强度高。该 特点使它可以在基本不增加结构体 积和不改变结构外形的情况下加固 结构体，加固的结构体经过装饰后， 不留加固痕迹，不影响结构体外观。 这是其它维修加固方法无法比拟的 特点。
汽车工业应用
1.汽车车身和底盘 由于碳纤维增强聚合物基复 合材料有足够的强度和刚度， 是制造汽车车身和底盘等主 要结构件的最轻材料。预计 碳纤维复合材料的应用可使 汽车车身和底盘减轻质量 40% ～ 60%，相当于钢结 构质量的1/3 ～ 1/6。
2.刹车片 碳纤维还因为其环 保和耐磨的特点而 应用在刹车片上， 但含有碳纤维复合 材料的产品都价格 偏高，所以，目前 这种刹车片还主要 应用在高档汽车上。
• 国内生产现状 我国碳纤维的生产和使用尚处于起 步阶段，碳纤维产量很低，国内生产能力 仅占世界总产量的0.4%。
• 碳纤维应用领域延伸度广且应用率高
碳纤维在航空航天领 域的应用已相当广泛，当 今更有向高度应用率发展 之势。 风机叶片是碳纤维第 二的大应用市场，全球风 机装机容量的增长速度正 在加快，高碳纤维含量的 长叶片制成的大容量风机 将成为主要趋势。 碳纤维在汽车行业的 需求前景也较为乐观。 碳纤维已步入再循环 利用轨道。
应用实例
碳纤维(carbon fiber,简 称CF) 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
发展现状
• 碳纤维产业方兴未艾 碳纤维属于国际高端新材料产业，应 用至航空航天领域，汽车，风力涡轮叶片及 压力容器等市场对碳纤维的需求也在不断增 加，2010年全球碳纤维需求量将达到3.5万 吨左右。 • 国际生产现状 目前，世界碳纤维中PAN基碳纤维占 各种碳纤维材料的80%以上，日本东丽公司， 东邦人造丝公司和三菱人造丝公司作为世界 碳纤维生产的龙头企业，三者的总产量则占 了世界总产量的78%。
3.传动轴 汽车传动轴的受力情况比较复 杂，尤其要承受很大的扭矩， 充分考虑了碳纤维增强复合材 料各向异性、比强度高和比模 量相对较低的特点，从而使用 碳纤维增强复合材料传动轴能 够替代金属产品，满足使用要 求。碳纤维传动轴它不仅减轻 了60%的重量，而且具有更好 的耐疲劳性和耐久性。
1.风力发电机叶片 碳纤维高强度、高模量、耐腐 蚀、抗疲劳等性能，可以有效 地提高叶片刚度，减轻叶片重 量，增长叶片使用寿命，提高 风能利用率。随着大丝束碳纤 维的广泛应用，碳纤维价格的 不断降低，碳纤维在大型叶片 中的应用已成为一种趋势。
航空航天应用
导弹发动机的喷管结构 是由碳纤维制作。碳纤 维在1000℃下性能依旧 没有太大变化，故其常 用于导弹喷管以及火箭 外壳。 美国第四代战斗机F22 采用了约为24%的碳 纤维复合材料，从而 使该战斗机具有超高 音速巡航、超视距作 战、高机动性和隐身 等特性。
民航应用
碳纤维复合材料用量较大而场合是民航客 机，美国波音公司777和787客机，空中客车 公司A380和A350XWB客机都大量使用碳纤 维复合材料。 美国波音公司的787客机主要使用日本东 丽公司的24K丝束的T800碳纤维复合材料， 同时也使用了部分美国赫氏Hexcel公司的碳 纤维复合材料。欧洲空中客车公司的 350XWB客机也使用了美国Hexcel赫氏公司 的IM7碳纤维，不仅如此，中国商飞C919、 波音737 MAX和空中客车A320 NEO等客机 使用的新一代LEAP发动机的叶片也使用了 Hexcel赫氏公司提供的碳纤维复合材料。
波音777
新一代LEAP涡扇发动机的风扇叶片
ห้องสมุดไป่ตู้
压力容器
压力容器采用碳纤 维复合材料制作， 主要用在汽车的压 缩天然气罐上，且 还用在救火队员的 固定式呼吸器上。 CNG罐源于美国 和欧洲国家，日本 和其他的亚洲国家 也对这项应用表现 出了极大的兴趣。
消防员使 用的呼吸 器压力罐
CNG双燃 料汽车使用 的压力罐中 含有碳纤维 复合材料
明了聚丙烯腈(PAN)基碳
纤维，聚丙烯腈基碳纤维
具有生产工艺成熟、综合 性能好和生产成本较低的 优势，产量占碳纤维全部 产量的90%以上。今天我 们说的碳纤维，不指明的 话一般指PAN基碳纤维。
1860年，英国人瑟夫·斯
旺最早用碳丝制造电灯泡 的灯丝，后来美国人爱迪
生做出了实用的白炽灯碳
灯丝，不过由于1910年库 里奇发明了拉制钨丝的方 法，灯丝全面改用钨丝， 早期的碳纤维研究被打入 冷宫。
成分结构
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处 理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结 构类似人造石墨(C原子层状排列)，是乱层 石墨结构。
eg. 杨氏模量：杨氏模量的大小主要 与乱层石墨微晶沿纤维轴的取向 有关，在纤维中的微晶沿纤维轴 的取向程度越高，则其杨氏模量 越高。
热膨胀系数小
绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为 负数，在200～400℃时为零，在小于1000℃ 时为正数。由它制成的复合材料膨胀系数自 然比较稳定，可作为标准衡器具。
This is the CF
You can never beat me.
碳纤维
• 新型复合材料
• 新材料之王
• 黑色黄金
碳纤维
优良性质 发展历史 应用实例 发展现状
历史发展
1959年日本人近藤昭男发
20世纪50年代以后，为了
碳纤维的起源可以追溯到 解决导弹喷管和弹头耐高 温和耐腐蚀等问题，美国 研制出粘胶基碳纤维，碳 纤维又一次登上历史舞台。
高强度
它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模 量为金属的5倍以上。由于这个优点，其复合 材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运 动器材等。
导热性好
通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳 纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可 作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳 体材料。
耐磨性好
碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维 来取代石棉制成高级的摩檫材料，已作为飞 机和汽车的刹车片材料。
This Is The End
You can never beat me.