公司新闻 行业新闻 材料知识
材料知识

碳纤维复合材料的特点

浏览: 次    发布日期:2021-08-11

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。

CFRP的应用程序包括:

1、航空航天工程

的空中客车A350宽体飞机建立52CFRP的,包括翼梁和机身部件,超车波音787,与用于CFRP,其是50%的最高重量比飞机。

这是首批使用复合材料制成的翼梁的商用飞机之一。的空客A380是第一商业客机具有由CFRP制成的中央翼盒中的一个它是第一个具有平滑轮廓的机翼横截面,而不是机翼在翼展方向上分成几部分。

2、汽车

CFRP被广泛用于高端赛车。材料无与伦比的强度重量比减轻了碳纤维的高成本,而低重量对于高性能赛车至关重要。赛车制造商还开发了一些方法来赋予碳纤维片一定方向的强度,使其在承重方向上变强,而在很少或不施加任何载荷的方向上变弱。相反,制造商开发了全向碳纤维织物,可在所有方向施加强度。

3、土木工程

碳纤维复合材料已成为结构工程应用中的重要材料。在学术上研究了它在建筑方面的潜在好处,并且在许多现场应用中证明了其自身的成本效益,这些领域用于增强混凝土,砖石,钢,铸铁和木材结构。它在工业上的用途既可以是翻新以加固现有结构,也可以从项目一开始就用作替代钢筋(或预应力)的材料。

改造已成为土木工程中越来越多地使用这种材料的方法,其应用包括增加旧结构(例如桥梁)的承载能力,这些结构被设计成可以承受比今天低得多的服务载荷,地震改造和维修损坏的结构。翻新在许多情况下很普遍,因为更换缺陷结构的成本可能大大超过使用CFRP进行加固的成本。

4、碳纤维微电极

碳纤维用于制造碳纤维微电极。在此应用中,通常将直径为5–7μm的单根碳纤维密封在玻璃毛细管中。在尖端,毛细管用环氧树脂密封并抛光以制成碳纤维盘微电极,或者将纤维切割成75–150μm的长度以制成碳纤维圆柱体电极。碳纤维微电极可用于安培法或快速扫描循环伏安法,以检测生化信号。

5、体育用品

CFRP现在被广泛用于运动器材中,例如壁球,网球和羽毛球拍,运动风筝拍,高质量箭杆,曲棍球杆,钓鱼竿,冲浪板,高端游泳脚蹼和划艇壳。

乔尼·孔雀(Jonnie Peacock)等截肢运动员使用碳纤维叶片进行跑步。在某些篮球运动鞋中,它被用作小腿垫板,以保持脚的稳定,通常使鞋的长度在鞋底上方,并且在某些区域(通常在足弓中)暴露在外。

文章来源: 复材网


技术支持:昆信通网络丨 友情链接: 昆信通网络 备案号: