碳纤维材料性能及应用
碳纤维复合材料的特点和应用
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碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites)是一种由碳纤维和树脂(通常是环氧树脂)混合制成的高性能复合材料。
它具有许多独特的特点和广泛的应用领域:特点:高强度和轻质:碳纤维本身具有极高的强度和刚度,与其质量相比,它比许多金属更轻。
这使得碳纤维复合材料非常适合在需要高强度和轻质的应用中使用。
卓越的刚性:碳纤维复合材料具有卓越的刚性,可以在高强度负载下保持形状和结构稳定性。
抗腐蚀性:碳纤维不会腐蚀,这使得碳纤维复合材料在恶劣环境下具有耐久性。
设计自由度:制造碳纤维复合材料的过程可以根据设计要求进行定制,具有很高的灵活性,可用于各种形状和尺寸的零部件。
疲劳寿命:碳纤维复合材料通常具有良好的疲劳寿命,能够在循环负载下长时间保持性能。
电导率:碳纤维是导电的,这在一些应用中可以派上用场。
应用:航空航天领域:碳纤维复合材料广泛用于飞机和宇宙飞船的结构部件,以减轻飞机的重量,提高燃料效率,并增加飞行性能。
汽车工业:碳纤维复合材料在汽车制造中用于减轻汽车的重量,提高燃油效率和电池电动汽车的续航里程。
体育用品:用于制造高性能的自行车框架、高尔夫球杆、网球拍、滑雪板和其他体育用品,以提高强度和性能。
建筑业:在建筑结构中使用碳纤维复合材料以增强强度和耐久性,例如在桥梁、地震防护装置和建筑材料中。
能源行业:用于制造风力涡轮机叶片和油井钻具,以提高强度和耐久性。
医疗领域:用于制造医疗设备和假体,如人工心脏瓣膜、骨科植入物等。
体育和休闲:用于制造高性能自行车、高尔夫球杆、滑雪板、网球拍等体育器材。
船舶制造:在船体和船载设备中使用碳纤维复合材料,以降低船只重量并提高性能。
总之,碳纤维复合材料的高强度、轻质、刚性和耐久性使其成为多个领域的理想选择,尤其是需要高性能、低重量和高强度的应用。
在未来,随着技术的不断进步,碳纤维复合材料的应用领域还将不断扩大。
碳纤维的特性及应用
![碳纤维的特性及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1a9bd42943323968011c9280.png)
碳纤维的特性及应用碳纤维是高级复合材料的增强材料,具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点,归纳如下:一、轻质、高强度、高模量碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3,碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。
因此,具有高的比强度和比模量,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。
二、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(-0.5~-1.6)×10-6/K,在200~400℃时为零,在小于1000℃时为1.5×10-6/K。
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。
三、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。
四、耐化学腐蚀性好从碳纤维的成分可以看出,它几乎是纯碳,而碳又是最稳定的元素之一。
它除对强氧化酸以外,对酸、碱和有机化学药品都很稳定,可以制成各种各样的化学防腐制品。
我国已从事这方面的应用研究,随着今后碳纤维的价格不断降低,其应用范围会越来越广。
五、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。
六、耐高温性能好碳纤维在400℃以下性能非常稳定,甚至在1000℃时仍无太大变化。
复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性,树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右,陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。
因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。
七、突出的阻尼与优良的透声纳利用这二种特点可作为潜艇的结构材料,如潜艇的声纳导流罩等。
八、高X射线透射率发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。
九、疲劳强度高碳纤维的结构稳定,制成的复合材料,经应力疲劳数百万次的循环试验后,其强度保留率仍有60%,而钢材为40%,铝材为30%,而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数,碳纤维复合材料为最低。
碳纤维材料研究报告
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碳纤维材料研究报告引言碳纤维材料是一种具有轻质、高强度和高刚度的复合材料,由于其优异的性能,在航空航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。
本文旨在对碳纤维材料进行全面的研究和分析,以期深入了解其结构、性质和应用。
一、碳纤维材料的结构碳纤维材料的基本结构由纤维和基体组成。
纤维部分由数以千计的碳纤维束组成,每束纤维都是由无数个碳纤维单丝捻合而成。
这些纤维单丝是由碳纤维原料经过高温炭化处理得到的,具有高度有序的晶体结构。
基体是指填充在纤维间的树脂,常见的有环氧树脂和聚酰亚胺等。
二、碳纤维材料的性质1. 轻质高强度:碳纤维材料的密度只有钢的四分之一,但其强度却比钢高几倍。
这使得碳纤维材料成为制造轻量化产品的理想选择,如飞机、汽车和运动器材等。
2. 高刚度:碳纤维材料具有优异的刚度,使得其在受力时不易发生形变。
这种性质使得碳纤维材料在结构工程中得到广泛应用。
3. 耐腐蚀性:碳纤维材料耐腐蚀性强,可以在恶劣环境下工作,不易受到化学物质的侵蚀。
4. 热导性:碳纤维材料具有良好的热导性能,可以有效地分散和传导热量。
5. 导电性:碳纤维材料是一种优良的导电材料,可以用于制造导电材料和电子器件。
三、碳纤维材料的应用1. 航空航天领域:由于碳纤维材料的轻质高强度和高刚度特性,它被广泛应用于飞机的主要结构件,如机翼、机身和尾翼等。
碳纤维材料的应用可以大幅度减轻飞机的重量,提高燃油效率,并增加飞机的飞行距离。
2. 汽车工业:碳纤维材料在汽车制造中的应用可以降低汽车的整体重量,提高燃油经济性和安全性能。
例如,碳纤维增强塑料被广泛用于制造汽车车身和底盘等部件。
3. 体育器材:碳纤维材料的轻质高强度使其成为制造体育器材的理想材料,如高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等。
碳纤维材料的应用可以提高器材的性能,使运动员在比赛中取得更好的成绩。
结论碳纤维材料是一种具有轻质、高强度和高刚度的复合材料,在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
碳纤维材料的特点
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碳纤维材料的特点
碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀、高模量和低热膨胀系数等特点。
它被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品、建筑和其他领域。
碳纤维材料的特点主要包括以下几个方面:
首先,碳纤维材料具有优异的机械性能。
它的拉伸强度比钢还要高,同时具有较高的弹性模量,使得碳纤维制品在承受外力时不易变形。
这使得碳纤维材料在航空航天领域中得到广泛应用,例如制造飞机的机身和机翼等部件。
其次,碳纤维材料具有优异的耐腐蚀性能。
由于碳纤维主要由碳元素组成,因此具有较高的化学稳定性,不易受到酸、碱等化学物质的侵蚀。
这使得碳纤维制品在海洋工程和化工设备等领域中得到广泛应用。
此外,碳纤维材料具有较低的密度和良好的导热性能。
由于碳纤维的密度只有钢的四分之一左右,因此制造的产品具有较轻的重量,有利于提高机械设备的运行效率。
同时,碳纤维材料具有良好的导热性能,能够有效地散热,提高了产品的使用寿命。
最后,碳纤维材料具有良好的电磁性能。
由于碳纤维具有较好的导电性能,因此在电子设备和通讯领域中得到广泛应用。
同时,碳纤维还具有较好的屏蔽性能,能够有效地隔离外界的电磁干扰。
综上所述,碳纤维材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、低密度和良好的导热、电磁性能等特点,使得它在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展,相信碳纤维材料将会在更多领域展现出其独特的优势。
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析
![碳纤维复合材料的力学性能与应用分析](https://img.taocdn.com/s3/m/fc6e530911661ed9ad51f01dc281e53a5802512e.png)
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析第一章:引言碳纤维复合材料是一种具有优异力学性能的高强度材料。
它由碳纤维和树脂基体组成,具有密度低、刚度高、强度高、耐疲劳性好等优点。
因此,碳纤维复合材料在航空、航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用前景。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能及其应用进行分析和探讨,以期帮助人们更好地了解该材料。
第二章:碳纤维复合材料的力学性能2.1 碳纤维的力学性能碳纤维是碳纤维复合材料的主要组成部分,它具有很高的强度和刚度,也叫做纤维增强材料。
碳纤维的强度取决于其直径和生长方向,通常其直径小于10微米。
随着直径的减小,碳纤维的强度和刚度会增加。
碳纤维还具有很好的耐疲劳性能和耐腐蚀性能。
2.2 树脂基体的力学性能树脂基体是碳纤维复合材料的另一部分,它可以密封和固定碳纤维,还可以起到传递均匀载荷的作用。
树脂基体通常是环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
环氧树脂具有优良的成型性能和加工性能,而聚酰亚胺树脂具有很好的耐高温性能和耐热冲击性能。
2.3 碳纤维复合材料的力学性能碳纤维复合材料的力学性能取决于碳纤维和树脂基体的性质和结构。
它的强度和刚度随纤维体积分数和方向变化而变化,而断裂韧性则取决于树脂基体的性质和结构。
碳纤维复合材料的强度和刚度往往比金属材料高,但断裂韧性较差。
第三章:碳纤维复合材料的应用3.1 航空领域碳纤维复合材料在航空领域的应用非常广泛。
它们常用于制造飞机机身、翼面和垂直尾翼等部件。
与传统金属材料相比,碳纤维复合材料具有重量轻、寿命长、耐疲劳性强等优点。
同时,碳纤维复合材料也可以降低飞机的燃油消耗和环境污染。
3.2 汽车领域汽车制造商也开始广泛地采用碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的轻量化特性可以降低汽车的油耗和排放量,同时还可以提高汽车的性能和安全性。
如日本的丰田公司在其旗下的超级跑车“雷克萨斯LFA”中采用了大量碳纤维复合材料。
3.3 船舶领域碳纤维复合材料在船舶领域的应用也在不断增加。
碳纤维是什么材料
![碳纤维是什么材料](https://img.taocdn.com/s3/m/486d83f8ab00b52acfc789eb172ded630b1c98b0.png)
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料。
它具有轻量、高强度、高刚性和优良的耐腐蚀性能,因此被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和体育用品等领域。
下面将详细介绍碳纤维的制备方法、特性及应用。
碳纤维的制备方法主要有两种:气相法和胶纤法。
气相法是通过将有机物在高温条件下裂解而生成碳纤维,其制备过程包括纺丝、热解、碳化和石墨化等环节。
胶纤法则是将聚丙烯腈作为原料,在特定溶剂中溶解后形成原丝,经过拉伸、热固化、炭化等工艺制得碳纤维。
碳纤维的特性主要体现在以下几个方面:1. 高强度和高刚性:碳纤维的强度比钢高5-10倍,刚性比钢高3-5倍,具有出色的承载能力和抗震性能。
2. 低密度:碳纤维比重轻,约为钢的1/4,有助于减轻结构重量,提高整体效能。
3. 耐腐蚀性好:碳纤维不受大气、水、酸碱等常见介质的腐蚀,寿命较长。
4. 电导率高:碳纤维具有优异的导电性能,可用于制作电极材料和导电部件。
5. 良好的耐久性和耐疲劳性:碳纤维具有较长的使用寿命和耐久性,且不易发生疲劳破坏。
碳纤维的应用领域广泛:1. 航空航天领域:碳纤维被广泛应用于航空器的机体、翼面、航空附件等部位,可以减轻飞机重量,提高飞行性能。
2. 汽车工业:碳纤维制品在汽车行业的应用十分广泛,如车身、底盘、发动机罩、内饰件等,有助于提高汽车的安全性和燃油经济性。
3. 建筑领域:碳纤维可以用于加固和修复建筑物结构,提高其抗震能力和耐久性。
4. 体育用品:碳纤维材料轻便且强度高,被广泛应用于高尔夫球杆、自行车、滑雪板等体育用品中,提供更好的使用体验和性能。
虽然碳纤维具有许多优点,但是也存在一些缺点,如制造成本高、产业链发展不完善等。
随着技术的进步和应用领域的不断拓展,相信碳纤维将在未来得到更广泛的应用和发展。
碳纤维复合材料的性能及应用
![碳纤维复合材料的性能及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/3ff4c46a2e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e2be.png)
碳纤维复合材料的性能及应用首先,碳纤维复合材料具有高强度和轻质的特点。
碳纤维本身具有很高的强度和刚度,其强度可以达到钢的10倍以上,而密度却只有钢的四分之一左右。
这使得碳纤维复合材料具有优秀的比强度和比刚度,能够在保证结构强度的同时减轻整体重量,适用于要求轻质高强度的领域,如航空、航天和汽车等。
其次,碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
由于碳纤维本身不易受化学物质侵蚀,所以碳纤维复合材料能够在恶劣环境下长时间使用,不易腐蚀变形。
此外,碳纤维具有良好的摩擦性能,能够承受较大的摩擦力,同时又不会产生摩擦磨损,因此适用于制造高速运动部件和耐磨材料。
另外,碳纤维复合材料还具有优异的导电性和导热性。
由于碳纤维本身是导电材料,因此碳纤维复合材料能够有效地导电,广泛应用于电子、航空航天等领域。
此外,碳纤维还具有良好的导热性能,能够迅速传热,因此适用于制造导热材料和散热结构。
此外,碳纤维复合材料还具有良好的耐高温性和隔热性。
由于碳纤维的熔点较高,所以碳纤维复合材料能够在高温环境下保持较好的性能,适用于高温工艺和高温设备。
此外,由于碳纤维的导热性较低,所以碳纤维复合材料还具有良好的隔热性能,能够隔绝热量的传导,使其广泛应用于隔热材料和保温材料领域。
总的来说,碳纤维复合材料由于其优异的性能,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。
例如,飞机机身、航天器、汽车车身和部件、高尔夫球杆、网球拍、自行车框架等都可以采用碳纤维复合材料制造,以提高其强度、刚度和耐用性。
另外,在建筑领域,碳纤维复合材料还可以用于制造楼板、隔墙和构件等,以减轻建筑物自重和提高抗震性能。
此外,在电子领域,碳纤维复合材料还可以用于制造导热板、散热片和EMI屏蔽材料等,以提高电子产品的散热性能和抗干扰能力。
总之,碳纤维复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨、导电、导热、耐高温等优异的性能,因此被广泛应用于各个领域,为现代工业的发展做出了重要贡献。
碳纤维前景及应用论文
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碳纤维前景及应用论文碳纤维是一种高性能纤维材料,具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀和耐疲劳等优良特性,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑工程等领域。
随着全球工业化进程的不断推进,碳纤维的需求量也在逐步增加,其未来发展前景十分广阔。
碳纤维的应用领域十分广泛。
在航空航天领域,碳纤维被用于制造飞机的机身、机翼、舵面等部件,能够大幅减轻飞机的整体重量,提高机动性和燃油效率。
在汽车领域,碳纤维被广泛应用于高性能跑车、电动车等车辆的车身、悬挂系统、内饰等组件,能够提高车辆的性能和安全性。
在体育器材领域,碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材,提高了产品的性能和使用寿命。
同时,在建筑工程领域,碳纤维也被广泛应用于桥梁、建筑结构、地基处理等方面,能够提高建筑物的抗震性和耐久性。
碳纤维的未来发展前景也备受瞩目。
首先,随着科技的不断进步,碳纤维的生产工艺和技术不断提升,能够生产出更加优质的碳纤维材料,提高了其性能和稳定性。
其次,随着人们对于节能减排和资源循环利用的重视,碳纤维作为一种轻质高强度材料,能够有效减轻产品的整体重量,降低能源消耗和环境污染。
同时,碳纤维材料还可以实现回收利用,提高了资源的可持续利用性。
此外,碳纤维的市场需求量也在不断增加,随着新兴产业的不断涌现,碳纤维的应用领域也将不断扩大。
然而,碳纤维在应用过程中还面临一些挑战和问题。
首先,碳纤维的生产成本较高,限制了其在一些领域的大规模应用。
其次,碳纤维的回收利用技术还不够成熟,难以实现资源的循环利用。
同时,碳纤维的制造过程对环境造成了一定的污染,需要更加环保的生产工艺。
另外,碳纤维的安全性以及其与其他材料的复合性也需要更多的研究和改进。
综上所述,碳纤维作为一种高性能的纤维材料,具有广泛的应用前景和发展空间。
随着工业化进程的不断推进和科技的不断发展,碳纤维的生产工艺和技术将不断完善,其应用领域将不断扩大。
同时,我们也需要进一步加大对碳纤维材料的研究力度,解决其在生产、应用过程中存在的问题,推动碳纤维材料行业的可持续发展。
碳纤维的技术及应用
![碳纤维的技术及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4a16e07fa55177232f60ddccda38376baf1fe005.png)
碳纤维的技术及应用碳纤维是由有机母体纤维(例如粘胶丝、PAN聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下制成的。
其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。
碳纤维是一种含碳量高于99%的无机高分子纤维,其含碳量随种类不同而异,其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维呈黑色,坚硬,具有强度高、重量轻等特点,是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材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。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59MPa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。
根据原料不同,碳纤维可分为粘胶基碳纤维、PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。
其中,粘胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料,PAN基碳纤维主要用于生产高强度纤维,沥青基碳纤维主要用于生产高模量纤维。
沥青基碳纤维根据沥青的结晶状态,可分类为等方性和中间相2种,等方性耐热性和耐药品性、滑动性优异,中间相具有高强度、高模量等机械特性。
根据碳纤维的机械强度与模量的高低,可分为5级性能,分类如下表:表1 碳纤维分类根据炭化温度不同,分为三种类型。
(1)普通型(A型)碳纤维:在900~1200℃下炭化得到的碳纤维。
强度和弹性模量都较低。
一般强度小于107.7cN/tex,模量小于13462cN/tex。
(2)高强度型(Ⅱ型或C型)碳纤维:在1300~1700℃下炭化得到的碳纤维。
强度很高,可达138.4~166.1cN/tex,模量约为13842~16610cN/tex。
(3)高模量型(Ⅰ型或B型)碳纤维:又称石墨纤维。
在炭化后再经2500℃以上高温石墨化处理得到的碳纤维。
强度较高,约为97.8~122.2cN/tex。
模量很高,一般可达17107cN/tex以上,有的甚至可达31786cN/tex。
碳纤维材料的性能及应用
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碳纤维材料的性能及应用文章阐述了碳纤维材料的国内外发展现状,论述了碳纤维材料的分类特性和功能特性。
同时,着重介绍了碳纤维材料在航空、体育等行业中的应用,并展望了其发展前景。
标签:碳纤维材料;性能;应用;前景1 前言碳纤维主要成分为碳元素,是一种特种纤维,其分子结构界于石墨与金刚石,含碳体积分数一般在0.9以上[1]。
碳纤维的优点是质量轻、抗拉强度高,同时具有耐高温、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等优点。
碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合后,形成碳纤维复合材料,也具有高的比强度、比模量、耐疲劳、导热、导电等[2],这些优良的综合性能,使得碳纤维材料在现代工业方面应用非常广泛。
2 发展历史及国内外发展现状美国于20世纪50年代开始研究粘胶基碳纤维,1959年生产出了粘胶基纤维,这是最早的碳纤维产品。
同一年,日本发明了制造碳纤维的新方法,即用聚丙烯腈基原丝制造碳纤维材料。
之后,英国皇家航空研究院的研究工作,使聚丙烯腈基碳纤维成为碳纤维工业的主流。
20世纪70年代中期,美国联合碳化公司研发了高性能沥青基碳纤维。
同时,日本东丽公司于20世纪70年代初期,开始生产钓鱼杆和高尔夫球棒。
1974年,美国把碳纤维用于网球和羽毛球拍,实现了碳纤维增强塑料化。
20世纪80年代,碳纤维广泛用于客机、航天飞机和人造卫星。
随着社会和科学技术的发展,碳纤维的需求量以大约13%的速度逐年递增[3]。
我国在意识到碳纤维对军工和民用的价值后,于1975年召開全国第一次碳纤维复合材料会议,将碳纤维及其复合材料纳入国家科技攻关项目。
经过四十多年的发展,我国碳纤维从无到有,取得了一定的成绩。
但总的来说,我国碳纤维材料的研发和生产水平低,不能满足国内与日俱增的市场需求。
目前,国内大部分企业的技术水平和设备水平低下,生产的碳纤维产品也在国际中下游水平[4]。
3 碳纤维材料的特性碳纤维与钻石和石墨一样,主要由碳元素组成。
具有以下特性:3.1 轻质高强,其密度为铁的1/4,比强度为铁的10倍以上,抗拉强度是钢材的68倍,弹性模量是钢材的1.8~2.6左右,其抗拉模量为295~640GPa,拉伸强度为3.62~7.05GPa。
碳纤维材料的特性与应用
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碳纤维材料的特性与应用碳纤维是一种轻质高强的复合材料,由碳纤维和一种或多种基体材料组成。
它具有优异的力学性能,尤其是在高温和高频环境下,同时具有良好的化学稳定性、热膨胀系数低、耐高温、导电性好等特性,因此被广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、体育器材和日用品等领域。
碳纤维的成分与工艺:碳纤维是由高分子纤维或石墨晶体通过加工、炭化等多道工序制成的,其成分是纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚丙烯等有机高分子。
碳纤维制造的过程包括:预处理、纤维化、加工、炭化、图案化、高温石墨化、导电膜化等步骤。
碳纤维的特性:碳纤维具有很高的比强度、比弹性模量和耐热性能,在高温、高频下保持稳定性;同时具有低热膨胀系数和导电性,并且可在空气中长时间使用,不易氧化腐蚀。
碳纤维还有良好的化学稳定性和防护性,可以防止化学品和酸碱腐蚀。
碳纤维的应用:碳纤维广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、体育器材和日用品等领域,主要应用于轻量化、强度提高、复杂形状加工和精密加工等方面。
其中,碳纤维在航空航天领域的应用最为广泛,用于制造机翼、舵面、外壳等重要部件,有效减轻了飞机的重量,提高了飞行速度和高空性能;在汽车领域,利用碳纤维可以显著降低汽车的整体重量、提高悬挂稳定性和驾驶性能等,同时还可以降低油耗,具有广阔的市场前景。
目前,随着新能源汽车的发展,碳纤维的应用将迎来新的机遇。
碳纤维可以应用于电池、电机等部件的制造,优化电池和电动机等部件的性能表现,提高新能源汽车的行驶里程和性能表现。
碳纤维在体育器材领域的应用也极为广泛,比如碳纤维制造的网球拍、高尔夫球杆等,可以使运动器材具有更好的强度、轻量化、稳定性和舒适性等特性,提高了运动效果和过程中的舒适度。
总之,碳纤维具有优异的力学性能、化学稳定性、热膨胀系数低、耐高温、导电性能好等特点,广泛应用于军事、航空、航天、交通运输、体育器材等领域。
在未来,随着技术的发展和应用领域的扩大,碳纤维的应用将会更加广泛。
碳纤维的应用领域及前景
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碳纤维的应用领域及前景碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料,具有轻质高强的特性,因此在各种领域都有广泛的应用。
以下是关于碳纤维的应用领域及前景的详细介绍。
1. 航空航天领域:碳纤维具有轻质高强、刚度大、抗疲劳性能好等特点,因此在航空航天领域有广泛应用。
其中最典型的例子就是碳纤维增强塑料(CFRP)在飞机机身、机翼等部位的使用。
由于碳纤维的重量约为钢的四分之一,使用碳纤维可以减轻飞机的自重,提高燃油效率。
此外,碳纤维还可以用于制造飞机的起落架、飞行控制系统等部件,提高整个飞机的性能和安全性。
2. 汽车工业:随着环保意识的提高和汽车工业的发展,碳纤维在汽车制造领域也有着广阔的应用前景。
由于碳纤维具有重量轻、强度高等特点,可以降低汽车的整体重量,提高燃油效率。
目前,许多高档豪华汽车和电动汽车已经开始采用碳纤维材料制作车身和零部件,如保险杠、车身框架等,以提高车辆性能和安全性。
预计随着碳纤维材料的成本降低和工艺的改进,碳纤维在汽车工业中的应用会越来越广泛。
3. 船舶工业:由于碳纤维具有轻质高强、耐腐蚀等特点,在船舶工业中也有着重要的应用。
尤其是在制造高速船舶和航行性能要求高的船舶时,碳纤维的应用可以大大减轻船体重量,提高航行速度和燃油效率。
此外,碳纤维还可以用于船体结构的加强,提高整体的强度和刚度。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进,碳纤维在船舶工业中的应用前景将会十分广阔。
4. 体育器材:碳纤维在体育器材中也有着广泛的应用。
例如,碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材,因为它具有轻质高强的特点,能够提高运动器材的性能和使用寿命。
同时,碳纤维还可以用于制造赛艇、滑雪板等水上、雪上运动器材,因为其耐腐蚀的特性可以在恶劣环境中使用。
预计随着碳纤维材料成本的降低和制造工艺的改进,碳纤维在体育器材领域的应用会越来越广泛。
5. 建筑工程:碳纤维在建筑工程中也有着重要的应用。
例如,碳纤维可以用于制造建筑物的梁、柱等结构部件,因为其轻质高强的特点可以减轻建筑物的重量,提高结构的安全性和抗震性能。
碳纤维材料的特点与应用
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碳纤维是一种轻、高强度、高模量的纤维材料,由于其独特的性质和性能,被广泛应用于许多领域。
以下是碳纤维材料的特点和一些常见应用:特点:1.轻质高强度:碳纤维比重轻,但具有很高的强度和刚度,比钢强度高几倍,比铝轻几倍。
这使得碳纤维制品在保持强度和刚度的同时,重量很轻,适用于需要轻质材料的应用。
2.高模量:碳纤维具有高模量(弹性模量),这意味着它在受力时能够保持更好的形状和稳定性,不易变形或破裂。
这使得碳纤维制品对于需要抗挠度和刚性的应用非常有利。
3.耐腐蚀性:碳纤维具有优异的耐腐蚀性能,不会受到大多数化学物质的侵蚀。
这使得碳纤维在恶劣环境下的使用更加可靠并具有长寿命。
4.良好的热导性和导电性:碳纤维具有良好的热导性和导电性能,能够在高温环境下有效地传导热量,并且具有良好的导电性,可用于导电部件和电磁屏蔽。
应用:5.航空航天领域:碳纤维广泛应用于航空航天工业中,包括飞机、导弹、卫星和航天器等。
它们被用于制作飞机的机身、翼面、尾翼等部件,以提高飞机的强度和降低重量。
6.汽车工业:碳纤维被用于制作汽车零件,如车身、悬挂系统、刹车系统和引擎部件。
它们可以减轻汽车重量,并提高车辆的燃油效率和性能。
7.体育器材:碳纤维在制作高尔夫球杆、网球拍、自行车车架、滑雪板等体育器材中得到广泛应用。
它们的轻质性和高强度可以提供更好的操控性和运动表现。
8.船舶和船舶工业:碳纤维可以用于船体的制造,包括船板、桅杆和帆等。
由于其高强度和耐腐蚀性,碳纤维可以提高船舶的性能和寿命。
9.建筑与基础设施:碳纤维在建筑和基础设施领域的应用包括桥梁、管道、混凝土强化和悬索等。
碳纤维增强材料可以加强这些结构的强度和稳定性。
总结来说,碳纤维材料具有轻质高强度、高模量、耐腐蚀性和良好的导热性和导电性。
这些特点使得它们在航空航天、汽车工业、体育器材、船舶工业和建筑领域等多个领域得到广泛应用。
随着碳。
原创碳纤维材料性能及其电磁应用
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碳纤维材料性能及电磁屏蔽应用摘要介绍碳纤维材料的性能及其主要用途,并简要分析电磁屏蔽原理。
综述了碳纤维作为电磁屏蔽材料的主要应用形式以及研究现状。
关键词碳纤维复合材料电磁屏蔽Abstract: In this paper, carbon fiber property and its main application are introduced briefly, and the principle of EMS(Electromagnetic shielding) is analyzed in brief. Then the development and applications of carbon fiber in EMS composites are reviewed in detail.Key word: carbon fiber composites EMS(Electromagnetic shielding)前言碳纤维(Carbon Fiber)主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上[1,2]。
碳纤维呈黑色,密度比金属铝低,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性。
既有碳材料“硬”的固有特征,又兼备纺织纤维“柔”的可加工性,是新一代军民两用新材料,广泛应用于航空、航天、交通、体育休闲用品、医疗、机械、纺织等各领域。
碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面发挥着重要作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义。
1 碳纤维产品特性及其产品用途碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
碳纤维与钻石一样,是主要由碳元素组成的物质,碳纤维主要具备以下特性:①轻质高强,其比重为铁的四分之一,比强度为铁的10倍,,尤其是高弹模量碳纤维,其抗拉强度比钢材大68倍,弹性模量比钢材大1.8~2.6倍。
碳纤维复合材料的性能测试及应用
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碳纤维复合材料的性能测试及应用碳纤维复合材料是一种可以代替传统金属材料的新型材料,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
然而,随着需求的不断增长,对碳纤维复合材料性能的测试也变得越来越重要。
本文将讨论碳纤维复合材料的性能测试及其在不同领域的应用。
一、碳纤维复合材料的性能测试1.强度测试碳纤维复合材料的强度是其最重要的性能之一。
强度测试通常使用拉伸、弯曲、剪切等测试方法。
拉伸测试是最常用的测试方法,通过测量试件在固定距离内的变形来确定其弹性模量和极限强度。
弯曲测试则通过测量试件在弯曲时的变形和应力来确定其弯曲强度和弹性模量。
剪切测试用于衡量试件的剪切强度和剪切模量。
2.热性能测试碳纤维复合材料的热性能对其在高温环境下的应用具有重要意义。
热性能测试主要包括热膨胀系数、热导率、热传导率的测试。
这些测试方法可以确保碳纤维复合材料在高温下具有良好的耐久性。
3.耐腐蚀性测试碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能,在海洋和化学工业等领域有广泛的应用。
因此,耐腐蚀性测试成为了一种重要的测试方法。
测试方法包括对试件进行腐蚀试验观察其变化程度,通过改变温度、浓度和时间等参数来确定试件的耐久性。
二、碳纤维复合材料的应用1.航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域得到了广泛的应用。
其中最显著的应用是飞机结构件。
由于碳纤维复合材料具有极佳的强度和刚度,使得使用它制造的飞机部件可以在保持安全性的前提下达到更轻的重量,显著降低了飞机的重量和油耗。
此外,碳纤维复合材料还可以用于制造导弹、卫星等航空航天器件。
2.汽车领域碳纤维复合材料可以大幅降低汽车的重量,提高燃油效率。
由于汽车的重量是燃料效率的最主要因素之一,因此利用碳纤维复合材料来制造汽车结构件,可以进一步推动汽车工业的可持续发展。
在高端豪华车市场上,碳纤维车身已经得到广泛应用,而在普及领域,由于成本问题,碳纤维复合材料还需要进一步推广。
碳纤维及其应用技术
![碳纤维及其应用技术](https://img.taocdn.com/s3/m/c5ff28227f21af45b307e87101f69e314232fa53.png)
碳纤维及其应用技术1. 引言1.1 什么是碳纤维碳纤维是一种由碳原子构成的纤维材料,具有很高的强度和轻质的特点。
碳纤维可以通过将聚丙烯、聚丙烯腈等聚合物纺丝成纤维后再经过碳化等工艺制备而成。
碳纤维的直径通常在5-10微米左右,比钢铁轻,但强度却比钢铁更高。
由于碳纤维具有优异的机械性能和化学稳定性,因此被广泛应用于航空航天、汽车工业、体育用品制造和建筑领域等领域。
碳纤维的轻量化和强度优势使其成为工业领域的热门材料之一,其在可持续发展和资源节约方面也具有巨大的潜力。
通过不断创新和技术进步,碳纤维材料将在未来的工业发展中发挥更加重要的作用,推动工业革命的进程,并在环保和绿色生产方向上发挥积极作用。
1.2 碳纤维的特点碳纤维是一种由碳原子构成的纤维材料,具有以下主要特点:1. 高强度:碳纤维的拉伸强度非常高,是钢的几倍甚至几十倍。
这使得碳纤维在工程领域中被广泛应用于要求高强度材料的领域。
2. 轻质:碳纤维具有非常低的密度,比铝轻,比钢更轻。
使用碳纤维可以减轻结构物的重量,提高整体性能。
3. 刚性:碳纤维具有很高的刚性,具有很好的抗弯和抗压性能。
这使得碳纤维制品具有优异的稳定性和耐用性。
4. 耐腐蚀:碳纤维具有很好的抗腐蚀性能,不受化学腐蚀和氧化的影响,能够在恶劣环境下长时间稳定运行。
5. 导电性:碳纤维具有良好的导电性,可用于制造具有电导特性要求的产品。
碳纤维的特点使其成为一种非常优秀的材料,具有广泛的应用前景和市场价值。
在不断的研发和创新中,碳纤维将会发挥更大的作用,推动各行业的发展和进步。
1.3 碳纤维在工业中的重要性碳纤维具有优异的机械性能,具有很高的强度和刚度,同时具有较低的密度,使得碳纤维成为一种理想的轻量化材料。
在工业生产中,轻量化材料可以减轻设备和产品的重量,提高产品的性能,并降低能源消耗。
碳纤维具有良好的耐腐蚀性能和耐磨损性能,能够抵抗化学腐蚀和高温作用,适用于各种恶劣环境下的使用。
这使得碳纤维广泛运用在化工、航空航天、汽车等领域,保证设备和产品的长期稳定运行。
什么是碳纤维材料
![什么是碳纤维材料](https://img.taocdn.com/s3/m/5bd9f893d05abe23482fb4daa58da0116c171ff5.png)
什么是碳纤维材料
碳纤维材料是一种由碳元素纤维化合而成的高性能材料,具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等优良特性。
它广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、建筑工程等领域,成为现代工业中不可或缺的重要材料。
首先,碳纤维材料的轻质特性使其成为替代传统金属材料的理想选择。
相比于钢铁和铝合金,碳纤维材料的密度更低,因此在同等体积下具有更轻的重量。
这使得碳纤维材料在航空航天领域得到广泛应用,可以有效减轻飞机和航天器的重量,提高燃油效率,降低运输成本。
其次,碳纤维材料的高强度使其在工程领域具有重要意义。
碳纤维的拉伸强度是传统钢铁的数倍,而且具有优异的抗拉性能和抗冲击性能。
因此,在汽车制造领域,碳纤维材料被广泛应用于制造车身结构和零部件,可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。
同时,在体育器材制造领域,碳纤维材料也被用于制造高性能的自行车、高尔夫球杆等产品,提高了运动器材的性能和使用寿命。
此外,碳纤维材料还具有良好的耐高温和耐腐蚀性能。
在航空航天领域,碳纤维材料可以在极端的高温环境下保持稳定的性能,因此被广泛应用于制造发动机部件和航天器热屏蔽结构。
同时,碳纤维材料也不易受到化学腐蚀,因此在海洋工程和化工设备制造领域得到广泛应用。
总的来说,碳纤维材料以其轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等优良特性,成为现代工业中不可或缺的重要材料。
随着科学技术的不断进步,碳纤维材料的应用领域将会进一步扩大,为人类创造更多的经济和社会价值。
碳纤维的作用
![碳纤维的作用](https://img.taocdn.com/s3/m/e15db40ae55c3b3567ec102de2bd960590c6d923.png)
碳纤维的作用碳纤维是一种轻质高强度的材料,由于其独特的性能和特点,被广泛应用于各个领域。
以下是碳纤维的主要作用:1. 轻质高强:碳纤维比重轻,具有高强度和高刚度,相比传统材料如钢铁,重量仅为它们的1/4左右。
因此,使用碳纤维制造的产品更轻便、更强大,如航空航天器、赛车和自行车等运动器材以及高端汽车等。
2. 优异的机械性能:碳纤维具有优异的机械性能,其强度和刚度远远超过传统材料,可以提供更好的抗拉、抗压和抗弯能力。
因此,碳纤维常用于制造高性能的零部件,如风力涡轮机叶片、机械工具和建筑结构等。
3. 耐腐蚀性:碳纤维具有很高的耐腐蚀性,可以抵御各种腐蚀介质的侵蚀。
因此,碳纤维常用于制造化学设备、储罐和管道等,在恶劣环境下具有良好的耐久性。
4. 良好的导热性:碳纤维具有良好的导热性能,可以快速传导热量和电流。
因此,碳纤维常用于制造散热器、电热板和导热材料等,可以有效地控制温度。
5. 电磁屏蔽性能:碳纤维具有良好的电磁屏蔽性能,可以有效地吸收和抑制电磁波的传播。
因此,碳纤维常用于制造电子产品、电磁波屏蔽罩和雷达反射器等,可以保护电子设备不受外界干扰。
6. 绝缘性能:碳纤维具有良好的绝缘性能,可以阻止电流的流动。
因此,碳纤维常用于制造绝缘材料、电线、电缆和电子元件等,可以保护人身和设备的安全。
7. 可塑性:碳纤维可以通过各种方式进行加工和成型,可以制造出各种形状和结构的产品。
因此,碳纤维具有很高的设计灵活性和可塑性,可以满足各种需求,并推动产品的创新和发展。
综上所述,碳纤维具有轻质高强、优异的机械性能、耐腐蚀性、导热性、电磁屏蔽性能、绝缘性能和可塑性等特点,可以广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工、电子等领域,为现代工业的发展做出了重要贡献。
碳纤维
![碳纤维](https://img.taocdn.com/s3/m/77ebbe15ff00bed5b9f31d3a.png)
目录摘要 (1)关键词 (1)1碳纤维的简介 (1)2碳纤维性能 (1)3碳纤维的应用实例 (2)4碳纤维发展存在的主要问题 (3)5碳纤维的发展趋势 (3)结语 (4)新型无机非金属材料碳纤维的应用摘要:碳纤维是一种纤维状碳材料,是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。
碳纤维有极好的纤度,还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、膨胀系数小等一系列优异性能,到目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能,这已经预示了碳纤维在工程上的广阔应用前景。
关键词:性能优异;环保1碳纤维的简介碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料。
碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经炭化制得。
按状态分为长丝、短纤维和短切纤维;接力学性能分为通用型和高性能型。
碳纤维制造工艺分为有机先驱体纤维法和气相生长法。
有机先驱体纤维法制得的碳纤维是由有机纤维经高温固相反应转变而成。
应用的有机纤维主要有聚丙烯(PAN)纤维、人造丝和沥青纤维等。
将有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下制成的,其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。
气相生长法制得的碳纤维称气相生长碳纤维。
2碳纤维性能碳纤维是一种纤维状碳材料。
具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导、低热膨胀、耐化学辐射等特性。
还具有纤维的柔曲性和可编性,比强度和比模量优于其他无机纤维,但是碳纤维性脆,抗冲击性和高温抗氧化性较差。
主要用作树脂、碳、金属、陶瓷、水泥基复合材料的增强体。
它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材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,因此CFRP(碳纤维增强复合材料)的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。
碳纤维抗拉强度和屈服强度
![碳纤维抗拉强度和屈服强度](https://img.taocdn.com/s3/m/9fd2e109e418964bcf84b9d528ea81c758f52e24.png)
碳纤维抗拉强度和屈服强度碳纤维是一种轻质高强度的材料,具有优异的抗拉强度和屈服强度。
它由纯碳纤维组成,具有优异的力学性能,广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
碳纤维的抗拉强度是指材料在受拉力作用下能够承受的最大应力。
它是一个衡量材料抵抗断裂的能力的重要指标。
碳纤维具有极高的抗拉强度,是其他工程材料的几倍甚至几十倍。
一般来说,碳纤维的抗拉强度可以达到1000-7000 MPa,而大多数传统材料如钢的抗拉强度只有几百MPa。
碳纤维的高抗拉强度主要得益于其结构特点。
碳纤维由数百至数千根直径为5-10微米的纤维束组成,这些纤维束再聚合成纱线、绳索或布料。
每根纤维束则是成千上万个纳米级直径的碳纤维单丝组成。
由于纳米级纤维之间没有结晶缺陷,因此可以承受更大的拉伸应力,使碳纤维具有很高的抗拉强度。
此外,碳纤维的屈服强度也是其重要的力学性能指标。
屈服强度是指材料在受到力作用下开始产生塑性变形的应力。
碳纤维具有较高的屈服强度,通常为抗拉强度的70%-90%。
这意味着碳纤维在受到拉伸力时能够产生较大的弹性变形,并具有较高的塑性变形能力。
因此,在实际应用中,碳纤维通常不会出现突然断裂,而是会经历一定的变形和变形预警,给使用者提供了安全保障。
碳纤维的高抗拉强度和屈服强度使其成为许多高技术领域的首选材料。
在航空航天领域,碳纤维被广泛应用于飞机、导弹和卫星等结构材料中,用于减轻重量、提高强度和刚度。
例如,现代民用飞机中的翅膀、机身和尾翼等结构部件中大量使用碳纤维材料。
在汽车制造业中,由于碳纤维具有极高的强度和轻量化特性,它可以显著降低汽车的自重,并提高燃油效率和安全性能。
在建筑业中,碳纤维可以用于加固混凝土结构、提高建筑物的抗风、抗震性能。
在体育器材方面,碳纤维制成的高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等都具有优异的性能。
除了高强度和轻量化的优点外,碳纤维还具有抗腐蚀、耐高温和导电等特性。
这使得碳纤维不仅在结构材料领域有广泛应用,还在航天、航空、电子、化工和医学等领域有着重要的地位。
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碳纤维材料的性能及应用
碳纤维是一种纤维状碳材料。
它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。
另外,碳纤维是指含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
性能特点:
碳纤维的比重小,抗拉强度高,轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。
但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。
总之,碳纤维是一种力学性能优异的新材料。
应用领域:
用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。
1999年发生在南联盟科索沃的战争中,北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应,其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云,这些导电性纤维使供电系统短路。
目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。
由于碳的单质在高温下不能熔化(在3800K以上升华),而在各种溶剂中都不溶解,所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。
碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。
目前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。
其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。
预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。
B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。
C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。
碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。
目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。
目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。
这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐蚀化工设备等。
羽毛球:现在大部分羽毛球拍杆由碳纤维制成。
【碳纤维】carbon fibre 含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含
碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。
但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
因此,碳纤维在使用前须进行表面处理碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维;按力学性能分为通用型和高性能型。
通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。
高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。
强度大于4000MPa 的又称为超高强型;模量大于450GPa的称为超高模型。
随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。
用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。
碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
碳纤维由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。
碳纤维目前在替代采暖材料核心发热体上也有新的贡献,国外,在很多节能采暖设备的核心发热体上已经由以前普遍采用的金属材料逐步升级到碳纤维材料,碳纤维材料在采暖方面的应用主要考虑利用了材料的耐腐蚀,抗氧化(金属容易氧化造成局部击穿),高稳定性,寿命更长(很多产品在300摄氏度下普遍能够达到稳定工作100000小时的时间),热转换率高(97%以上)等特点。
由于我国在碳纤维材料生产研发方面相对还处在落后的境况,高质量的碳纤维材料还是依靠日韩进口,所以价格居高不下,但随着国内合资、合作形式的出现,以碳纤维为核心技术的产品却已经走入了寻常消费者的家中。
碳纤维产品在采暖方面的应用分了不少形式,比如短纤,短切纤维通常用在如“碳晶”“地暖膜”等采暖产品上,石墨类产品在早起的采暖膜中应用比较广泛,膜类产品除了在采暖上有所应用,在热水器,工业设备恒温环境保障方面应用也是十分广泛。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。
传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、汽车、体育器材、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
碳纤维也广泛应用于军用和民用领域,比如,碳纤维发热产品,碳纤维采暖产品,碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。
此外,国家的电网电缆也应用到碳纤维材料。