玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比研究报告
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玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
碳纤维（Carbon Fiber）
1.有机高聚物基： 环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯： 强度高、耐磨损性能好、但成本高 航空领域内的飞行器制造、汽车和高端运动器材的制造
2.金属基 3.无机非金属（石英，硅硼玻璃，高硅氧玻璃等）
短纤维棒状弥散分布为主 长纤维单向增强结构 编织织构
短纤维弥散结构 三维编织纤维结构
1.有机高聚物基： 苯乙烯类树脂，ＡＳ树脂 ＡＢＳ树脂 2.无机非金属材料（一般 不与水泥复合）
1.环氧树脂
1.金属
2.酚醛树脂，聚四氟乙烯 2. 无机非金属材料
3.金属
4.无机非金属材料（石英，
硅硼玻玻璃璃，纤高维硅、氧碳玻纤璃维等与）SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
SiC纤维（Carborundum Fiber）
1.金属基 碳化硅/钛、钨丝/镍基超合金复合材料：
可用于喷气发动机叶片、转轴等重要零件。 碳化硅/铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤
维/铝复合材料：可制作发动机活塞、缸套等 零件。
抗拉强度高，研究将碳纤维筋代替钢筋用于增强混凝土
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combin源自文库tion
SiC纤维（SiC Fiber）
• 分布：以颗粒弥散分布为主或以短纤维弥散分布 • 改性方法：改善表面润湿性为主，常见的手段为 加三氧化二铝颗粒或氢氧化铝颗粒
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
最主要特点：质量轻，抗拉强度高 缺点：受力过大无形变直接发生脆断
SiC纤维
较好的导热和导电性，抗氧化、抗蠕变、耐化学腐蚀
最主要特点：耐高温性 缺点：硬且脆，加工难度很大
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combination
玻璃纤维（Glass Fiber）
• 分布：多数以长纤维单向分布，少数以短纤维弥 散分布，更有少数以层板状结合 • 改性方法：改善增强相与基体间的润湿性，以增 加其表面官能团为主
碳纤维
由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴 向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处 理而得到的微晶石墨材料。
由无规则的 SiO2网络所 组成
层片状结构
SiC纤维
有机硅化合物为原料经纺丝、碳化 或气相沉积而制得具有β-碳化硅结 构的无机纤维
β-碳化硅结 构
（立方晶系）
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
2.无机非金属基
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
总结 Conclusion
二氧化硅、氧化铝、氧化 钙、氧化硼、氧化镁、氧 化钠构成无规则的SiO2网 络
石墨微晶等有机纤维，经碳 化及石墨化处理而得到的微 晶石墨材料
重量轻、耐疲劳、耐腐蚀 模量高、比强大、热膨胀系
最主要特点：机械强度高、 数低、耐高温、耐腐蚀、吸
参考文献
References
1）曾天卷.塑性塑料——短纤维粒料和长纤维粒料.《玻璃纤维》.2008年第四期 2）李爽娜. 玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料配方与性能的研究.哈尔滨工业大学硕士论 文.2012年7月 3）张彦庆.长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备与研究.华东理工大学硕士论文.2012年 12月 4）邹永春.玻璃纤维增强ABS复合材料的制备与研究.北京化工大学硕士论文.2002年5月 5）崔兴志.碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究.中国海洋大学硕士论文.2014 年6月 6）刘伟.纳米粒子/碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制备及性能研究.哈尔滨工业大学.2013年 6月 7）Wu G P, Wang Y Y, Li D H, et al . Direct electrochemical attachment of carbon nanotubes to carbon fiber surfaces[J]. Carbon. 2011, 49 (6) 2152-2155. 8）Lee W , Lee S B, Choi O ,et al. Formicary-like carbon nanotube/copper hybrid nanostructures for carbon fiber-reinforced composites by electrophoretic deposition[J]. Journal of materials science, 2011, 46(7):2359-2364 9）张成良.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备和性能研究.兰州大学.2008年5月 10）黄思德.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备与性能研究.合肥工业大学.2012年4月 11）闫红英. 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的制备及性能研究.西安科技大学.2008年4月
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比
目录
Content
纤维 结构
纤维 性能
与基体 结合
适用基体 及应用
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
组成成分及结构
Composition and structure
玻璃纤维
成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、 氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以 玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制 、拉丝、络纱、织布等工艺制作而成
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
玻璃纤维（Glass Fiber）
1.有机高聚物基： 苯乙烯类树脂：AS树脂（丙烯腈-苯乙烯）、ABS树脂（
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯） 弹性模量高、线膨胀系数减小，制品尺寸稳定性好，用
绝缘性好
震性好、质量轻
缺点：性脆，耐磨性较差 缺点：受力过大发生脆断
有机硅化合物为原料，经纺丝、 碳化或气相沉积而制得具有 β-碳化硅结构的无机纤维
较好的导热和导电性，抗氧化、 抗蠕变、耐化学腐蚀 最主要特点：耐高温性 缺点：硬且脆，加工难度很大
长纤维单向增强结构为主 颗粒弥散结构 短纤维弥散结构 层板结构
于汽车内装制品，空调叶片、照相机内外壳等 2.无机非金属材料（一般不与水泥复合）
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combination
碳纤维（Carbon Fiber）
• 分布：多数以短纤维棒状弥散分布，少数为长纤 维单向增强结构或编织织构 • 改性方法：改善增强相与基体间的润湿性，以增 加其表面官能团或增加其他物质为主
碳纤维：层面间的间距约为3.39到3.42A
SiC纤维：直径在3~140微米之间
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
性能与对比
Performance and Compared
玻璃纤维
重量轻、耐疲劳、耐腐蚀
最主要特点：机械强度高、绝缘性好 缺点：性脆，耐磨性较差
碳纤维
模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲 击、耐腐蚀、吸震性好
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 课题报告
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组成成分及结构
Composition and structure
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
组成成分及结构
Composition and structure
尺寸
从作为增强相的几种纤维的尺寸来说：玻璃纤维 的长度最长，碳纤维较长，碳化硅偏向于颗粒状
玻璃纤维：单丝直径为几个微米到二十几个微米
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
碳纤维（Carbon Fiber）
1.有机高聚物基： 环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯： 强度高、耐磨损性能好、但成本高 航空领域内的飞行器制造、汽车和高端运动器材的制造
2.金属基 3.无机非金属（石英，硅硼玻璃，高硅氧玻璃等）
短纤维棒状弥散分布为主 长纤维单向增强结构 编织织构
短纤维弥散结构 三维编织纤维结构
1.有机高聚物基： 苯乙烯类树脂，ＡＳ树脂 ＡＢＳ树脂 2.无机非金属材料（一般 不与水泥复合）
1.环氧树脂
1.金属
2.酚醛树脂，聚四氟乙烯 2. 无机非金属材料
3.金属
4.无机非金属材料（石英，
硅硼玻玻璃璃，纤高维硅、氧碳玻纤璃维等与）SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
SiC纤维（Carborundum Fiber）
1.金属基 碳化硅/钛、钨丝/镍基超合金复合材料：
可用于喷气发动机叶片、转轴等重要零件。 碳化硅/铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤
维/铝复合材料：可制作发动机活塞、缸套等 零件。
抗拉强度高，研究将碳纤维筋代替钢筋用于增强混凝土
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combin源自文库tion
SiC纤维（SiC Fiber）
• 分布：以颗粒弥散分布为主或以短纤维弥散分布 • 改性方法：改善表面润湿性为主，常见的手段为 加三氧化二铝颗粒或氢氧化铝颗粒
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
最主要特点：质量轻，抗拉强度高 缺点：受力过大无形变直接发生脆断
SiC纤维
较好的导热和导电性，抗氧化、抗蠕变、耐化学腐蚀
最主要特点：耐高温性 缺点：硬且脆，加工难度很大
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combination
玻璃纤维（Glass Fiber）
• 分布：多数以长纤维单向分布，少数以短纤维弥 散分布，更有少数以层板状结合 • 改性方法：改善增强相与基体间的润湿性，以增 加其表面官能团为主
碳纤维
由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴 向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处 理而得到的微晶石墨材料。
由无规则的 SiO2网络所 组成
层片状结构
SiC纤维
有机硅化合物为原料经纺丝、碳化 或气相沉积而制得具有β-碳化硅结 构的无机纤维
β-碳化硅结 构
（立方晶系）
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
2.无机非金属基
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
总结 Conclusion
二氧化硅、氧化铝、氧化 钙、氧化硼、氧化镁、氧 化钠构成无规则的SiO2网 络
石墨微晶等有机纤维，经碳 化及石墨化处理而得到的微 晶石墨材料
重量轻、耐疲劳、耐腐蚀 模量高、比强大、热膨胀系
最主要特点：机械强度高、 数低、耐高温、耐腐蚀、吸
参考文献
References
1）曾天卷.塑性塑料——短纤维粒料和长纤维粒料.《玻璃纤维》.2008年第四期 2）李爽娜. 玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料配方与性能的研究.哈尔滨工业大学硕士论 文.2012年7月 3）张彦庆.长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备与研究.华东理工大学硕士论文.2012年 12月 4）邹永春.玻璃纤维增强ABS复合材料的制备与研究.北京化工大学硕士论文.2002年5月 5）崔兴志.碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究.中国海洋大学硕士论文.2014 年6月 6）刘伟.纳米粒子/碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制备及性能研究.哈尔滨工业大学.2013年 6月 7）Wu G P, Wang Y Y, Li D H, et al . Direct electrochemical attachment of carbon nanotubes to carbon fiber surfaces[J]. Carbon. 2011, 49 (6) 2152-2155. 8）Lee W , Lee S B, Choi O ,et al. Formicary-like carbon nanotube/copper hybrid nanostructures for carbon fiber-reinforced composites by electrophoretic deposition[J]. Journal of materials science, 2011, 46(7):2359-2364 9）张成良.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备和性能研究.兰州大学.2008年5月 10）黄思德.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备与性能研究.合肥工业大学.2012年4月 11）闫红英. 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的制备及性能研究.西安科技大学.2008年4月
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比
目录
Content
纤维 结构
纤维 性能
与基体 结合
适用基体 及应用
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
组成成分及结构
Composition and structure
玻璃纤维
成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、 氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以 玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制 、拉丝、络纱、织布等工艺制作而成
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
适用基体与应用
Suitable Matrix and Application
玻璃纤维（Glass Fiber）
1.有机高聚物基： 苯乙烯类树脂：AS树脂（丙烯腈-苯乙烯）、ABS树脂（
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯） 弹性模量高、线膨胀系数减小，制品尺寸稳定性好，用
绝缘性好
震性好、质量轻
缺点：性脆，耐磨性较差 缺点：受力过大发生脆断
有机硅化合物为原料，经纺丝、 碳化或气相沉积而制得具有 β-碳化硅结构的无机纤维
较好的导热和导电性，抗氧化、 抗蠕变、耐化学腐蚀 最主要特点：耐高温性 缺点：硬且脆，加工难度很大
长纤维单向增强结构为主 颗粒弥散结构 短纤维弥散结构 层板结构
于汽车内装制品，空调叶片、照相机内外壳等 2.无机非金属材料（一般不与水泥复合）
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
与基体结合
Combination
碳纤维（Carbon Fiber）
• 分布：多数以短纤维棒状弥散分布，少数为长纤 维单向增强结构或编织织构 • 改性方法：改善增强相与基体间的润湿性，以增 加其表面官能团或增加其他物质为主
碳纤维：层面间的间距约为3.39到3.42A
SiC纤维：直径在3~140微米之间
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
性能与对比
Performance and Compared
玻璃纤维
重量轻、耐疲劳、耐腐蚀
最主要特点：机械强度高、绝缘性好 缺点：性脆，耐磨性较差
碳纤维
模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲 击、耐腐蚀、吸震性好
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 课题报告
Thank you
组成成分及结构
Composition and structure
玻璃纤维、碳纤维与SiC纤维的对比 · 复合材料研讨
组成成分及结构
Composition and structure
尺寸
从作为增强相的几种纤维的尺寸来说：玻璃纤维 的长度最长，碳纤维较长，碳化硅偏向于颗粒状
玻璃纤维：单丝直径为几个微米到二十几个微米