发展展望
20世纪90年代初,高性能及超高性能炭纤维已问世,预料今后工作将致力于完善工艺、扩大生产、降低成本和开发应用。一些特种碳纤维,如抗氧化碳纤维(以提高复合材料的使用温度)、低纤度碳纤维(做0.035mm超薄型预浸带用)、高导热低电阻碳纤维(以满足屏蔽电磁、射频干扰用,并可散发多余的热能)、低热膨胀系数碳纤维(供卫星天线系统、反射镜等用),中空碳纤维(用于飞机制造工业,提高复合材料的冲击韧性,核反应堆中的高温过滤介质,分离生物分子血清和血浆用的介质)和活性碳纤维,随着科学及工程的发展会有很大发展。气相生长碳纤维近期内在稳定工艺,连续化生产方面会有明显进展,工业化生产的日期预料不会太远。
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、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、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,经热稳定氧化处理、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。
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