碳纤维复合材料的优势与国内现状

碳纤维复合材料的优势与国内现状

碳纤维具备着不俗的物理特性，例如它在抗拉强度方面可达3500MPa以上，是钢的7—9倍；在抗拉弹性模量方面达到2300—4300MPa，也明显高于钢；碳纤维复合材料的比模量也比钢要高，碳纤维比模量为2000MPa/(g/cm3),而钢仅为59MPa/(g/cm3)，而碳纤维复合材料是指碳纤维与金属、陶瓷、树脂等基体复合制成的结构材料，除了具有本身碳材料的固有本性特征外，同时还具备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、工业、汽车和医疗等领域，这主要得益于它具有很多优秀特性，并且它还是很多产品的完美替代品，例如传统塑料、金属铸件等等。下面为大家具体介绍碳纤维复合材料的优势都有哪些。

1、耐热性

目前耐高温材料使用最多的是碳纤维增强碳材料，理论耐温可达2500摄氏度，以陶瓷为基体的碳纤维复合材料耐温可达到2000摄氏度以上，不过这些材料需要和氧气隔绝才能发挥出其性能，所以多出现航天航天领域，其它常见的以树脂作为基体的碳纤维复合材料能承受的温度在200摄氏度左右。

2、密度低强度高

碳纤维复合材料的密度很低，只有1.5-2g/cm3,相当于钢密度的1/5，铝合金的1/2，碳纤维复合材料不仅在轻量化方面独具优势，高强度也让碳纤维复合材料可以代替很多传统金属材质。根据苏州挪恩复合材料某航天客户的反馈，使用挪恩定制的碳纤维复合材料制作的零件拼装成的整机，要比使用传统铝合金材质的整机重量轻15%—30%，相应的，燃料也能降低约5%-15%，机器使用寿命也得到提升。

3、热膨胀系数小

碳纤维的热膨胀系数很小，可以达到从几千摄氏度的高温突然降到常温而不会炸裂。当碳纤维复合材料与其它热膨胀系数大的材料承受相同的热量时，碳纤维复合材料更不易膨胀和变形，所以一些高精度的结构件中很多都使用了碳纤维复合材料。

4、抗腐蚀与抗老化

碳纤维复合材料的抗腐蚀性十分突出，除了强氧化剂如重铬酸盐、浓硝酸和次氯酸外，一般的酸碱对碳纤维复合材料的作用非常小；碳纤维复合材料在湿空气中也不会发生水解反应，具有优秀的耐水性和耐湿热老化特征，除此之外碳纤维复合材料的X光射线透过率也十分高，在医用X射线诊断装置中就使用了碳纤维复合材料，用以减少X光射线对人体的损害。

随着国内对于碳纤维复合材料的研究越来越深入，取得的成果越来越多，国内对于碳纤维复合材料的需求也在不断增加。根据权威机构发布的数据，2016年国

内总碳纤维需求量为20000吨，大部分还需依靠进口，其中日资企业提供了各类碳纤维产品共6100吨，占据了国内市场的三成，牢固地位仍然无人撼动。

除了产能不能满足之外，国内发展碳纤维复合材料技术与国外相比还具有一定差距，众多核心技术仍然掌握在欧美与日本手中，复合材料设计软件也均来自国外，国内对于复合材料设计开发与制造方面的人才需求十分大。

整体产业化还不够完整。原料进口与技术差距让成本增加，导致制造商并未从碳纤维制造中获取高收益，更加限制了碳纤维产业的规模化，在碳纤维产品回收利用方面，国内应及早开展碳纤维复合材料废品的循环利用技术，提高碳纤维复合材料利用率，进一步降低成本。

虽然国内碳纤维复合材料发展还有诸多问题待解决，不过专家预测在2020年，国内的碳纤维需求量将继续增长至30800吨，国内的碳纤维产能也将按照12%的速度增长，政府方面也明确提出新材料是国家七大新兴战略之一，要重点发展新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料，相信碳纤维复合材料在国内市场的发展潜力不言而喻。