碳纤维复合材料的结构和用途

时间：2019-04-20作者：献县环宇复合材料制品厂浏览：209

碳纤维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。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐侵蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其形状有明显的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
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，经热不乱氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。

碳纤维是一种力学机能优异的新材料，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**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。



碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是较高的。在密度、刚度、重量、疲惫特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学不乱性高的场合，碳纤维复合材料都颇具上风。
碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。跟着尖端技术对新材料技术机能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力进步。80年代初期，高机能及**高机能的碳纤维接踵泛起，这在技术上是又一次奔腾，同时也标志着碳纤维的研究和出产已进入一个高级阶段。

由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，因为其比重小、刚性好和强度高而成为一种提高前辈的航空航天材料。由于航天*行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天产业中争相采用提高前辈复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的枢纽部件以及提高前辈的MX导弹发射管等，都是用提高前辈的碳纤维复合材料制成的。



现在的F1（世界一级方程锦标赛）赛车，车身大部门结构都用碳纤维材料。**跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以进步气动性和结构强度。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、产业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

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