客服热线:400-825-9399
微信小程序
棉棉网微信小程序

扫一扫 添加小程序

资讯中心
当前位置: 资讯中心 > 棉棉百科 > “外柔内刚”的碳纤维究竟好在哪里?

“外柔内刚”的碳纤维究竟好在哪里?

2018-03-06 13:48:40         来源:化纤头条

  碳元素是一样神奇的元素,碳在自然界中存在有多种同素异形体:金刚石、石墨、石墨烯,碳纳米管,C60,六方晶系陨石钻石(蓝丝黛尔石)等等。我们今天来说说碳元素在化纤领域中的高端形态 —— 碳纤维

  碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

1.jpg

  1“外柔内刚”的碳纤维

  碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

2.jpg

  碳纤维是一种的力学性能优异的新材料

  碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,碳纤维是一种的力学性能优异的新材料。

3.jpg4.jpg

  碳纤维 CFRP 的强度要明显高于玻璃纤维 GFRP

  就拿碳纤维和我们常见的钢材来说,对比一下这两张图,碳纤维的强度在 400 到 800 兆帕左右,而普通钢材的强度为 200 到 500 兆帕。再来看韧性,碳纤维和钢材基本类似,没有明显的区别。

  而碳纤维与金属材料最大的差异、是它的密度会低得多,简单来说就是更高的强度,更轻的重量,所以说碳纤维可以称为新材料之王。

  2碳纤维的应用

  碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、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、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。球棒等体育领域。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。

  复合材料

  碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。 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。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点,已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料。

  土木建筑

  土木建筑领域:碳纤维也应用在工业与民用建筑物、铁路公路桥梁、隧道、烟囱、塔结构等的加固补强, 在铁路建筑中,大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用,这些也将是碳纤维很有前景的应用方面。具有密度小, 强度高, 耐久性好, 抗腐蚀能力强, 可耐酸、碱等化学品腐蚀, 柔韧性佳, 应变能力强的特点。

  航空航天

  碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上,可大大减轻重量,提高导弹的射程和突击能力。

5.jpg

  碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化“的完美材料。

  汽车材料

  碳纤维材料也成为汽车制造商青睐的材料,在汽车内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料,最大的优点是质量轻、强度大,重量仅相当于钢材的20%到30%。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化,取得突破性进展,并带来节省能源的社会效益。

6.jpg

  兰博基尼第六元素底盘几乎完全使用碳纤维材料

  体育用品

  碳纤维在运用在运动休闲领域中,像球杆、钓鱼竿、网球拍羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等运动用品都是碳纤维的主要用户之一。

7.jpg

  碳纤维材质滑雪板冬奥会比赛项目中大放异彩

  碳纤维运用在日常用品,像家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品也可以看到碳纤维的身影。

  3我国碳纤维产业发展

  世界碳纤维产量达到每年4万吨以上,全世界主要是日本美国德国以及韩国等少数国家掌握了碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产。

  2016年2月15日,中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。

8.jpg

  我国完全自主研发百吨级T1000碳纤维生产线实现投产

  标志着我国高性能碳纤维再上一个新台阶,迈入了向更高品质发展的新时代。


碳纤维

1)凡本网注明“来源:棉棉网”的所有文字、图片、音频和视频文件,版权均为棉棉网独家所有。如需转载请与400-825-9399联系。任何媒体、网站或个人转载使用时须注明来源“棉棉网”,违反者本网将追究其法律责任。

2)本网转载并注明其他来源的稿件,均来自互联网或业内投稿认识,版权属于原版权人。转载请保留稿件来源及作者,禁止擅自篡改,违者自负版权法律责任。

    您可能喜欢