碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的新型纖維材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。作為高性能纖維的一種,碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用,從航天、航空、 汽車、 電子、 機械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運動器材和休閑用品等。因此,碳纖維被認為是高科技領(lǐng)域中新型工業(yè)材料的典型代表,為世人所矚目。
一、碳纖維性質(zhì)
碳纖維是一種力學性能優(yōu)異的新材料。他的比重不到鋼的1/4,比鋁還要輕,比強度是鐵的20倍。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比,碳纖維在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點,可以稱為新材料之王。因此,可以應(yīng)用于飛機制造等軍工領(lǐng)域、風力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、GOLF球棒等體育休閑領(lǐng)域。
由于使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量,因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機以及衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器,噪音小,而且因質(zhì)量小而動力消耗少,可節(jié)約大量燃料。據(jù)報道,航天飛行器的質(zhì)量每減少1kg,就可使運載火箭減輕500kg。
碳纖維除了具有一般碳素材料的特性:耐高溫, 耐磨擦, 導(dǎo)電, 導(dǎo)熱及耐腐蝕等, 其外形有顯著的各向異性, 柔軟, 可加工成各種織物,
又由于比重小, 沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度, 碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料, 其比強度、比模量綜合指標,
在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。碳纖維還具有極好的纖度〔纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數(shù)〕,一般僅約為19克,
拉力高達300kg/mm2。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能,
因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴格要求的領(lǐng)域,在要求高溫,化學穩(wěn)定性高的場合,碳纖維復(fù)合材料具備不可替代的仇勢。
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