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碳纤维材料的特点

时间:2021-07-13点击次数:23信息来源:Rev1

碳纤维被誉为 21 世纪新材料之王,是材料皇冠上的一颗璀璨明珠。碳纤维(Carbon Fiber,简称 CF)是一种含 碳量高于 90%的无机纤维。由有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等)在高温环境下裂解碳化形成碳主 链机构而制得。作为新一代增强纤维,碳纤维具有出色的力学性能和化学性能,既具有碳材料固有的本性特征, 又兼备纺织纤维的柔软可加工性,因此被广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域:

3.5.26碳纤维材料的特点

1、质量轻:作为一种性能优异的战略性新材料,碳纤维密度与镁和铍基本相当,不到钢的 1/4,采用碳纤维复 合材料作为结构件材料可使结构质量减轻 30%-40%。

2、高强度、高模量:碳纤维的比强度比钢高 5 倍,比铝合金高 4 倍;比模量则是其他结构材料的 1.3-12.3 倍。

3、膨胀系数小:大多数碳纤维在室温下的热膨胀系数为负数,在 200-400℃时为 0,在小于 1000℃时仅为 1.5 ×10-6 /K,不易因工作温度高而膨胀变形。

4、耐化学腐蚀性好:碳纤维纯碳含量高,而碳又是最稳定的化学元素之一,导致其在酸、碱环境中表现均十分稳定,可制成各类化学防腐制品。

5、抗疲劳能力强:碳纤维结构稳定,据高分子网统计,其复合材料经应力疲劳数百万次循环试验后,强度保留 率仍有 60%,而钢材为 40%,铝材为 30%,玻璃钢则只有 20%-25%。

碳纤维复合材料是碳纤维基础上的再次强化。虽然碳纤维可单独使用并发挥特定功能,然而其终究属于脆性材 料,只有与基体材料结合形成碳纤维复合材料,才能更好地发挥力学性能,承载更多负荷。

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