本篇文章給大家談?wù)勌祭w維研究，以及碳纖維研究生對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，碳纖維管加工與應(yīng)用研究，2、，什么是碳纖維？，3、，碳纖維是什么，4、，碳纖維特性？，5、，碳纖維研究進(jìn)展及發(fā)展現(xiàn)狀，6、，碳纖維是誰(shuí)在什么時(shí)候發(fā)明的？
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本文目錄一覽：
- 1、碳纖維管加工與應(yīng)用研究
- 2、什么是碳纖維？用在哪些方面？
- 3、碳纖維是什么
- 4、碳纖維特性？
- 5、碳纖維研究進(jìn)展及發(fā)展現(xiàn)狀
- 6、碳纖維是誰(shuí)在什么時(shí)候發(fā)明的？
碳纖維管加工與應(yīng)用研究
摘要：本文對(duì)碳纖維管材的性能、加工方法和應(yīng)用進(jìn)行了全面的介紹，說(shuō)明碳纖維管材在民用和軍用領(lǐng)域的重要意義，有助于相關(guān)行業(yè)對(duì)本類產(chǎn)品做進(jìn)一步的了解，推進(jìn)碳纖維管材在更大范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：碳纖維管材 制作方法 應(yīng)用
1.概述
碳纖維管又稱碳素纖維管，也稱碳管、碳纖管，這種材料是用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹(shù)脂經(jīng)加熱固化拉擠纏繞做成的，碳纖維具有高強(qiáng)度、低密度、壽命長(zhǎng)等特性，簡(jiǎn)單的說(shuō)，比鋁輕，比鋼硬，是良好的民用、軍用材料。近年來(lái)，我國(guó)在碳纖維方面的研究和利用也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，碳纖維管作為應(yīng)用最早、最廣泛的碳纖維制品已被許多行業(yè)所接受，這些行業(yè)在積極主動(dòng)使用碳纖維管作為原有金屬制品的替代品，以期獲得產(chǎn)品質(zhì)量的提升。本文就針對(duì)碳纖維管的優(yōu)勢(shì)、加工方法及應(yīng)用做一個(gè)綜合性的論述。
2.碳纖維管材的優(yōu)點(diǎn)
2.1重量輕、強(qiáng)度高。
碳纖維管材密度小、重量輕，其比重僅是鋼材的四分之一，但是其抗拉強(qiáng)度很高，可達(dá)到3000MPa以上，是鋼材的6-12倍，是塑料制品的幾十倍。碳纖維管材輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，使其在運(yùn)輸和施工安裝都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
2.2耐腐蝕、抗老化，使用壽命長(zhǎng)。
碳纖維材料能耐酸、堿、鹽、部分有機(jī)溶劑及其它腐蝕性侵蝕，在防腐蝕領(lǐng)域有其它金屬無(wú)法比擬的優(yōu)越性，除此之外，其還有較好的耐水性和抗老化性，因此無(wú)論在腐蝕性的環(huán)境、惡劣的氣候還是潮濕的環(huán)境中，碳纖維管材的使用壽命都可達(dá)到25年以上。
2.3表面光滑美觀，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。
碳纖維管材是采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹(shù)脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制作過(guò)程中，可以通過(guò)不同的模具生產(chǎn)出各種型材，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材，以及其它不規(guī)則異型材，具有一定的設(shè)計(jì)性。經(jīng)過(guò)打磨噴漆，其表面顯得光滑美觀，在制作過(guò)程中也可以包3K進(jìn)行表面包裝美化。
3.碳纖維管材的規(guī)格
碳纖維管材的型號(hào)規(guī)格多樣，按成型工藝不同可以分為拉擠管和纏繞管；按紋路不同可以分為平紋、斜紋和純黑；按表面處理不同可分為亮光、啞光；按形狀不同可以分方管、圓管和異形管，其中異型管包括橢圓管、工字管、半圓型管等。一般的碳纖維管材的直徑有10mm-800mm，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)10m。拉擠空心管1-25mm，壁厚0.5-5mm，拉擠實(shí)心管（棒）直徑0.5-30mm，編制空心管直徑1.0-70mm，壁厚0.5-5mm。
4.碳纖維管材的制作方法
4.1內(nèi)芯模具的制作。
內(nèi)芯模具要根據(jù)客戶對(duì)管材規(guī)格的要求進(jìn)行制作，因?yàn)槔w維纏繞時(shí)受到壓緊力，要求其集合形狀基本保持不變，因而在芯模原材料的選擇上，最好選擇具有良好剛性的金屬材料，如鋼和硬鋁，鋼的密度比硬鋁大，其硬度也比硬鋁大，但鋼的熱膨脹系數(shù)不及硬鋁。而高性能碳管制品是在高溫下進(jìn)行固化的，如果采用硬鋁芯模，可通過(guò)硬鋁熱膨脹產(chǎn)生的固化內(nèi)壓，提高碳管的密度和力學(xué)性能。所以在高性能碳管的纏繞工藝中，芯模宜選用金屬材料，而硬鋁則是首選材料。
芯模的封頭設(shè)計(jì)盡量使用扁橢球式，這種形狀可以保持筒身部分纏繞均勻，無(wú)堆積現(xiàn)象，防止出現(xiàn)“滑移“和“架空“現(xiàn)象。芯模的筒身部分可以制成等直徑，但是如果制品長(zhǎng)度很長(zhǎng)，同時(shí)考慮到機(jī)床的加工精度以及脫模等條件的限制，等直徑的筒身部分在應(yīng)用中也許會(huì)存在困難，但是如果采取帶錐度的芯模就可以解決這個(gè)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)證明，1:1500-3500的錐度加工芯模筒身比較適宜。對(duì)較長(zhǎng)的制品，制作芯模時(shí)可考慮分段對(duì)接芯模，以確保制品尺寸穩(wěn)定。
通常在纏繞之前要在芯膜表面涂刷脫模劑，以便于之后的脫模，但是對(duì)于高性能碳管，有機(jī)類脫模劑在固化過(guò)程中易滲入樹(shù)脂中，造成制品缺陷，影響制品性能。如果在芯模表面涂覆一層含氟的脫模劑，就可以消除這種缺陷。
4.2根據(jù)規(guī)格要求，設(shè)計(jì)纖維層疊方式。
首先確定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的層數(shù)，然后按照0°、45°、90°、-45°的順序疊層，然后模壓成型。
4.3將纖維層卷到內(nèi)芯模具， opp卷制包裹。
4.3.1碳纖維管的加工成型方法主要涉及以下三種：纏繞成型法，將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用于制作圓柱體和空心器皿；擠拉成型法，先將碳纖維完全浸潤(rùn)，通過(guò)擠拉除去樹(shù)脂和空氣，然后在爐子里固化成型，這種方法簡(jiǎn)單，適用于制備棒狀、管狀零件等；真空袋熱壓法，在模具上疊層，并覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，并在熱壓罐中固化。
4.3.2在碳纖維管的實(shí)際加工過(guò)程中，最基本的加工成型方法是纏繞法，這種方法易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，比起其他方法，具有勞動(dòng)條件好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，所以應(yīng)用十分廣泛。具體方式又稱為濕法纏繞，即將浸膠后的碳纖維集束，在一定張力控制下直接纏繞在芯膜上的工藝方法。其原理是采用卷管機(jī)上的熱輥使預(yù)浸料軟化，熔化預(yù)浸料上面的樹(shù)脂膠粘劑。在一定張力下，在輥的旋轉(zhuǎn)操作過(guò)程中，利用輥和心軸之間的摩擦，將預(yù)浸料連續(xù)卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通過(guò)冷輥冷卻定型。根據(jù)成型工藝中預(yù)浸料的上料方法，可分為手動(dòng)上料法和連續(xù)機(jī)械方法。纏繞線型的方法是保證碳纖維纏繞產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提，管道的使用情況不同，纏繞線型也不同，具體線型有環(huán)向纏繞、縱向平面纏繞和螺旋纏繞三種。
4.3.3纏繞成型法的基本操作過(guò)程是：首先，清理輥筒，然后熱輥加熱到設(shè)定溫度，調(diào)整預(yù)浸料張力。在輥筒上不施加壓力，將引布先在涂有脫模劑的管芯上包繞一圈，然后放下壓輥，將引頭布在熱輥，同時(shí)將預(yù)浸料拉出來(lái)，貼在加熱部分頭布，與引頭布相搭接。引頭布的長(zhǎng)度約為800-1200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長(zhǎng)度，一般為150-250mm。
在卷制厚壁管時(shí)，在正常運(yùn)行時(shí)，將芯模的旋轉(zhuǎn)速度適當(dāng)加快，靠近壁厚度設(shè)計(jì)放慢速度，以達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，切斷膠布。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續(xù)使芯模旋轉(zhuǎn)1-2圈。最后提升壓輥，測(cè)量管坯外徑，合格后，從卷管機(jī)上取出，送入固化爐中固化成型。
4.4烘烤硬化，去OPP，脫芯。
將定型好的卷料從卷繞機(jī)取出，在固化爐中固化。管材固化后，去除芯模型，即可以得到復(fù)合材料纏繞管材，這個(gè)過(guò)程也叫固化脫模。在脫模過(guò)程中，車(chē)加工或鉗工去除封頭，再脫下制品，這有可能損及芯模表面，影響芯模的反復(fù)使用，可以利用耐高溫膠粘劑補(bǔ)平或者焊接再磨削到位。
4.5 兩端切去不光滑平整的部分，經(jīng)過(guò)多道工序進(jìn)行打磨、拋光。
初步完成的碳纖維管還需要進(jìn)一步加工，首先根據(jù)成品的規(guī)格，將半成品的兩端多余部分去除，形成統(tǒng)一整齊的切面，然后經(jīng)過(guò)專業(yè)打磨機(jī)和人工手工打磨、拋光，才能形成光滑而有光澤的表面。
5.碳纖維管的連接方法：
碳纖維管的連接方式有以下幾種：
最常用的是用環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)連接，連接成功后如果管子里面一般會(huì)有殘留的樹(shù)脂，可以用丙酮清洗干凈。
其次，利用碳纖維管自身的結(jié)構(gòu)來(lái)連接也比較常見(jiàn)。用碳鈦復(fù)合接頭在碳纖維管成型的過(guò)程中進(jìn)行復(fù)合連接，不過(guò)，在連接的時(shí)候必須要考慮好受力的方式和連接件的結(jié)構(gòu)。
另外，還可以用鉆孔連接，只不過(guò)碳纖維管的強(qiáng)度大，硬度高，鉆孔很不容易，不小心就會(huì)導(dǎo)致管子裂開(kāi)，所以對(duì)操作水平有較高的要求。
碳纖維管也可以用粘膠的方式連接，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，要是使用機(jī)械方式就很困難，因?yàn)樘祭w維產(chǎn)品本身的強(qiáng)度和硬度，很難找到比它性能好的加工工具，即便有也非常昂貴，而且磨損比較快。
6.碳纖維管的應(yīng)用
碳纖維管材的應(yīng)用范圍非常廣泛，其輕而強(qiáng)的力學(xué)特性和耐疲勞性，使其適用于航空、航天、建筑、機(jī)械設(shè)備、軍工、體育休閑等結(jié)構(gòu)材料；其耐腐蝕、耐熱、垂直度好（±0.2mm）、機(jī)械強(qiáng)度高的特性，使產(chǎn)品適用于線路板印刷設(shè)備的傳動(dòng)軸及醫(yī)療器械等；其強(qiáng)度高、抗老化，防紫外線、機(jī)械性能好的特性，適用于帳蓬、建筑建材、蚊帳、球袋、箱包、窗簾、廣告展架、雨傘、風(fēng)帆、健身器材、箭桿、球桿、高爾夫練習(xí)網(wǎng)、旗桿開(kāi)關(guān)插銷、水上運(yùn)動(dòng)器具等。碳纖維套管的保護(hù)線材、阻燃、增加線材強(qiáng)度等特性，近年來(lái)也頗受智能化領(lǐng)域的青睞。
7.碳纖維管的選擇
用于碳纖維管生產(chǎn)方面的碳纖維含量多少，直接決定其力學(xué)性能表現(xiàn)和價(jià)值。在選擇碳纖維管的時(shí)候，除了要關(guān)注碳纖維管中的碳纖維含量，也要重視用于生產(chǎn)碳纖維管的復(fù)合材料成分，不同的添加成分對(duì)產(chǎn)品的性能有不同的影響。但是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料屬于高新材料，整個(gè)行業(yè)特別是民用這一領(lǐng)域起步比國(guó)外要落后二三十年，國(guó)內(nèi)無(wú)論是碳纖維生產(chǎn)商還是加工制造廠家都數(shù)量有限，隨著這個(gè)行業(yè)的興起，很多小作坊式的加工商也躋身行列，造成了技術(shù)水平層次不齊，產(chǎn)品質(zhì)量缺乏保證等問(wèn)題。因而，在碳纖維管材的選擇和訂制方面，本文綜合行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，羅列出該類型產(chǎn)品有一定影響力和品牌信譽(yù)的生產(chǎn)廠家，以供咨鑒。
7.1無(wú)錫威盛新材料科技有限公司（簡(jiǎn)稱：威盛新材），是一家研發(fā)、制造碳纖維零部件的專業(yè)制造商，該公司擁有4000多平方的生產(chǎn)車(chē)間，配備大型熱壓機(jī)、熱壓罐、液壓成型臺(tái)、CNC高速銑床等多種設(shè)備，采用臺(tái)灣及日本等國(guó)際一流品牌原材料，產(chǎn)品通過(guò)美國(guó)UL、SGS以及ISO9001:2008等相關(guān)認(rèn)證，產(chǎn)品常年出口歐美等國(guó)家。
7.2略
7.3略
8.碳纖維管的使用注意事項(xiàng)
碳纖維管雖然具有質(zhì)輕、堅(jiān)實(shí)、抗拉、強(qiáng)度高等突出優(yōu)勢(shì)，但是在具體應(yīng)用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型，難于更改尺寸，因而無(wú)法適應(yīng)多尺寸多款式的訂單，現(xiàn)在的加工廠家還是依靠大批量訂做式訂單。在使用中，很多消費(fèi)者發(fā)現(xiàn)碳纖維產(chǎn)品放置在陽(yáng)光下會(huì)逐漸變白，因此碳纖維管材最好不要放置在陽(yáng)光下，盡量貯藏在避光處。除此之外，因?yàn)樘祭w維管具有一定的導(dǎo)電性能，因此使用時(shí)必須特別注意防電，禁止使用在需要絕緣的設(shè)備上。
9.結(jié)語(yǔ)
碳纖維管材憑借其優(yōu)良的性能在多個(gè)行業(yè)擁有廣泛的應(yīng)用前景，但是這種優(yōu)良性能依靠的是有可靠保證的的原材料以及精湛的加工工藝，不是所有貼上“碳纖維”三個(gè)字的產(chǎn)品都能帶來(lái)所期望的質(zhì)量。所有正在或者準(zhǔn)備使用碳纖維管材的廠家都需要具備相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，才能對(duì)碳纖維管材進(jìn)行有效甄別，為自身的產(chǎn)品帶來(lái)質(zhì)的飛躍。
參考文獻(xiàn)
【1】《高性能碳纖維管纏繞芯模設(shè)計(jì)應(yīng)用的幾點(diǎn)體會(huì)》，王建華、居建國(guó)、甄華生，《全國(guó)復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議》，1998年。
【2】《碳纖維復(fù)合材料數(shù)控加工研究》，龔清洪、林勇、夏雪梅、楚王偉，《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》，2008.12。
【3】《碳纖維復(fù)合材料的孔加工》，張萬(wàn)軍、劉永奇、錢(qián)秀松，《纖維復(fù)合材料》，2005.3
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什么是碳纖維？用在哪些方面？
碳纖維（carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。\x0d\x0a碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。\x0d\x0a碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。\x0d\x0a\x0d\x0a應(yīng)用領(lǐng)域\x0d\x0a碳纖維是發(fā)展國(guó)防軍工與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資，屬于技術(shù)密集型的關(guān)鍵材料，隨著從短纖碳纖維到長(zhǎng)纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸普及。在當(dāng)今世界高速工業(yè)化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化。中國(guó)已經(jīng)有使用長(zhǎng)纖作為高性能纖維的一種，在要求高溫，物理穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料具備不可替代的優(yōu)勢(shì)。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，正是由于兼具優(yōu)異性能，碳纖維在國(guó)防和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。\x0d\x0a碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。從航天、航空、 汽車(chē)、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車(chē)板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。球棒等體育領(lǐng)域。碳纖維是典型的高科技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料。\x0d\x0a\x0d\x0a復(fù)合材料\x0d\x0a碳纖維在傳統(tǒng)使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維已成為先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。由于碳纖維復(fù)合材料具有輕而強(qiáng)、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及設(shè)計(jì)性好、可大面積整體成型等特點(diǎn)，已在航空航天、國(guó)防軍工和民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其碳纖維研究他材料。高性能碳纖維是制造先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。\x0d\x0a\x0d\x0a土木建筑\x0d\x0a土木建筑領(lǐng)域碳纖維研究：碳纖維也應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結(jié)構(gòu)等的加固補(bǔ)強(qiáng)， 在鐵路建筑中，大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來(lái)會(huì)有很好的應(yīng)用，這些也將是碳纖維很有前景的應(yīng)用方面。具有密度小， 強(qiáng)度高， 耐久性好， 抗腐蝕能力強(qiáng)， 可耐酸、堿等化學(xué)品腐蝕， 柔韌性佳， 應(yīng)變能力強(qiáng)的特點(diǎn)。用碳纖維管制作的桁梁構(gòu)架屋頂， 比鋼材輕50%左右， 使大型結(jié)構(gòu)物達(dá)到了實(shí)用化的水平， 而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外， 碳纖維做補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)， 不需要增加螺栓和鉚釘固定， 對(duì)原混凝土結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小， 施工工藝簡(jiǎn)便。\x0d\x0a\x0d\x0a航空航天\x0d\x0a碳纖維是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上，可大大減輕重量，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力，如美國(guó)80年代研制的洲際導(dǎo)彈三級(jí)殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料在新一代戰(zhàn)斗機(jī)上也開(kāi)始得到大量使用，如美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約為24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)斗機(jī)具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動(dòng)性和隱身等特性。美國(guó)波音推出新一代高速寬體客機(jī)的音速巡洋艦，約60%的結(jié)構(gòu)部件都將采用強(qiáng)化碳纖維塑料復(fù)合材料制成，其中包括機(jī)翼。中國(guó)自行研制的碳纖維復(fù)合材料剎車(chē)預(yù)制件性能達(dá)到國(guó)際水平。采用這一預(yù)制件技術(shù)所制備的的國(guó)產(chǎn)碳和碳剎車(chē)盤(pán)已批量裝備于國(guó)防重點(diǎn)型號(hào)的軍用飛機(jī)，并在B757型民航飛機(jī)上使用，在其它機(jī)型上的使用也在實(shí)驗(yàn)考核中，并將向坦克、高速列車(chē)、高級(jí)轎車(chē)、賽車(chē)等推廣使用。碳纖維比鋁輕但強(qiáng)度相似。碳纖維在艦艇上也有重要的應(yīng)用價(jià)值，可減輕艦艇的結(jié)構(gòu)重量，增加艦艇有效載荷，從而提高運(yùn)送作戰(zhàn)物資的能力，碳纖維不存在腐蝕生銹的問(wèn)題。由于使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機(jī)以及衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器，噪音小，而且因質(zhì)量小而動(dòng)力消耗少，可節(jié)約大量燃料。據(jù)報(bào)道，航天飛行器的質(zhì)量每減少1kg，就可使運(yùn)載火箭減輕500千克。\x0d\x0a碳纖維還是讓大型民用飛機(jī)、汽車(chē)、高速列車(chē)等現(xiàn)代交通工具實(shí)現(xiàn)“輕量化“的完美材料。航空應(yīng)用中對(duì)碳纖維的需求正在不斷增多，新一代大型民用客機(jī)空客A380和波音787使用了約為50%的碳纖維復(fù)合材料。波音777飛機(jī)利用碳纖維做結(jié)構(gòu)材料，包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁稱為重要結(jié)構(gòu)材料，所以對(duì)其質(zhì)量要求極其苛刻。波音787的機(jī)身也采用碳纖維，這使飛機(jī)飛得更快，油耗更低，同時(shí)能增加客艙濕度，讓乘客更舒適?？湛鸵苍?strong>碳纖維研究他們的飛機(jī)上使用了大量的碳纖維，碳纖維將被大量應(yīng)用在新型客機(jī)A380上。這使飛機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)重量減輕了20%，比同類飛機(jī)可節(jié)省20%的燃油，從而大幅降低了運(yùn)行成本、減少二氧化碳排放。\x0d\x0a\x0d\x0a汽車(chē)材料\x0d\x0a碳纖維材料也成為汽車(chē)制造商青睞的材料，\x0d\x0a\x0d\x0a在汽車(chē)內(nèi)外裝飾中開(kāi)始大量采用。碳纖維作為汽車(chē)材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，重量?jī)H相當(dāng)于鋼材的20%到30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車(chē)制造采用碳纖維材料可以使汽車(chē)的輕量化，取得突破性進(jìn)展，并帶來(lái)節(jié)省能源的社會(huì)效益。業(yè)界認(rèn)為，碳纖維在汽車(chē)制造領(lǐng)域的使用量會(huì)變大。\x0d\x0a中科院研發(fā)的一輛碳纖維小汽車(chē)主要在外殼上：在普通材質(zhì)的汽車(chē)引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會(huì)有凹陷，而這輛車(chē)的車(chē)殼卻非常堅(jiān)固，用力敲擊車(chē)蓋后會(huì)迅猛反彈，表面絲毫未損。研究人員表示采用碳纖維復(fù)合材料做的汽車(chē)，比起普通用鋼材制造的汽車(chē)的最大特點(diǎn)是輕和快。碳纖維汽車(chē)拋棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，大量采用碳纖維材料制成，比普通鋼材的汽車(chē)重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車(chē)每小時(shí)可以多開(kāi)50公里。\x0d\x0a碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來(lái)像塑料，但實(shí)際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強(qiáng)，特別是用碳纖維做成的方向盤(pán)，機(jī)械強(qiáng)度和抗沖性更高。在復(fù)合材料的配合下，碳纖維汽車(chē)成了家用車(chē)中的裝甲車(chē)。這種碳纖維材料已經(jīng)在高速列車(chē)的裙擺上應(yīng)用。\x0d\x0a\x0d\x0a纖維加固\x0d\x0a碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。中國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問(wèn)題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。\x0d\x0a中國(guó)從1997年開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)碳纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究。成為了研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)已有數(shù)十個(gè)高校和科研院所開(kāi)展了此項(xiàng)研究工作，并取得了一批接近國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果。由于中國(guó)具有世界上最為巨大的土木建筑市場(chǎng)，碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的的趨勢(shì)。\x0d\x0a\x0d\x0a體育用品\x0d\x0a碳纖維在運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域中，像球桿、釣魚(yú)竿、網(wǎng)球拍羽毛球拍、自行車(chē)、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運(yùn)動(dòng)用品都是碳纖維的主要用戶之一。碳纖維運(yùn)用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品也可以看到碳纖維的身影。\x0d\x0a體育應(yīng)用中的三項(xiàng)重要應(yīng)用為球棒和球拍框架。據(jù)估計(jì)每年的球棒的產(chǎn)量為3400萬(wàn)副。全世界40%的碳纖維球棒都是由碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚(yú)桿的產(chǎn)量約為每年2000萬(wàn)副。網(wǎng)球拍框架的市場(chǎng)容量約為每年600萬(wàn)副，其它的體育項(xiàng)目應(yīng)用還包括冰球棍、滑雪杖等。碳纖維還應(yīng)用在劃船、賽艇等其它海洋運(yùn)動(dòng)中。
碳纖維是什么
問(wèn)題一碳纖維研究：碳纖維是什么? 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電碳纖維研究，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。碳纖維是不是由碳抽成的纖維呢？回答是否定的。目前，人們的技術(shù)還不能直接用碳或石墨來(lái)抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機(jī)纖維跟塑料樹(shù)脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱碳化而成。目前世界上產(chǎn)生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的碳化制得的。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無(wú)蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過(guò)性好?？梢韵逻@樣結(jié)論碳纖維研究：碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經(jīng)氧化、炭化等過(guò)程制得的含碳量為90%以上的纖維。
問(wèn)題二：什么是碳纖維？碳纖維是什么意思？ 碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
問(wèn)題三：碳纖維是什么 碳纖維--是由有機(jī)母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或?yàn)r青)采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結(jié)果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高,則構(gòu)件自重愈小,比模量愈高,則構(gòu)件的剛度愈大,從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景,綜觀多種新興的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能, 不少人預(yù)料,人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。
碳纖維研制和應(yīng)用可以追溯到1850年的碳素?zé)艚z,此后的研究應(yīng)用一直處于停滯狀態(tài),到上世紀(jì)五十年代隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和軍事工業(yè)的要求,碳纖維的研制和生產(chǎn),相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業(yè)生產(chǎn)工藝,使碳纖維應(yīng)用才進(jìn)入到一個(gè)新階段。首先是在航空航天等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,逐步擴(kuò)展到高級(jí)民用工業(yè),而真正用于建筑工程結(jié)構(gòu)加固也就只有近十多來(lái)年的歷史。
碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素制取碳纖維,理論上任何有機(jī)纖維經(jīng)碳化后均可制成碳纖維,實(shí)際上目前具有工業(yè)意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國(guó)生產(chǎn)碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經(jīng)過(guò)高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強(qiáng)度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利于加強(qiáng)與樹(shù)脂膠的結(jié)合。
過(guò)去制約碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用的因素之一是原絲和成品的價(jià)格,剛研制成功時(shí)每公斤的碳纖維原絲價(jià)在1000美元以上,當(dāng)前已降至30美元以下;碳纖原絲產(chǎn)量最高的國(guó)家仍是日本和美國(guó),而以碳纖布商品進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)的則有日本、法國(guó)、瑞士和臺(tái)灣等地的產(chǎn)品,用進(jìn)口原絲加工編織的國(guó)產(chǎn)碳纖布亦開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,價(jià)格正在逐漸下降。
應(yīng)用:碳纖維成品在土木工程中應(yīng)用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用范圍,而當(dāng)前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規(guī)格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.167mm;碳纖維復(fù)合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸漬固化而成,主要用于梁、板的加固,用纖維板加固的結(jié)構(gòu),外形規(guī)整,施工簡(jiǎn)便,但原材單價(jià)較高,國(guó)內(nèi)使用尚不普及。
高性能碳纖維布的最主要指標(biāo)仍是其強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長(zhǎng).一般抗拉強(qiáng)度都在3500 Mpa 以上,彈模在230000 Mpa 以上, 伸長(zhǎng)率在1.4%以上,結(jié)構(gòu)加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能,廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱和構(gòu)架的節(jié)點(diǎn)加固,也很適合用于古建筑物或砌體結(jié)構(gòu)的維修加固,恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性能,國(guó)內(nèi)外成功的應(yīng)用實(shí)例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺(tái)灣大地震后之后,碳纖維作為耐震補(bǔ)強(qiáng)材料和技術(shù)的地位得到了進(jìn)一步的發(fā)展和確定。
近年來(lái)在國(guó)內(nèi)不少高等院校、科研部門(mén)、和各大設(shè)計(jì)院參與到對(duì)碳纖維的應(yīng)用和研究,目前國(guó)家還沒(méi)有頒布正式的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范,在建設(shè)部確定的研究項(xiàng)目中,已包括有“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)用于城......
問(wèn)題四：碳纖維是什么材料？ 碳纖維屬于高分子材料，是目前材料領(lǐng)域強(qiáng)度最高的一種材料，強(qiáng)度達(dá)4900MPa以上，是普通鋼強(qiáng)度的10倍以上，同時(shí)具有良好的導(dǎo)電、耐酸堿、耐高溫、X射線透過(guò)率等諸多優(yōu)良特性的材料。
問(wèn)題五：碳纖維是什么材料 碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維
無(wú)機(jī)非金屬材料
問(wèn)題六：什么是碳纖維 碳纖維材料又被稱為碳纖維原料。碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層復(fù)合而成的材料。因?yàn)樗州p又堅(jiān)硬，所以它的用途很廣泛。物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)特性是前面為直徑6微米的碳纖維與后面人類頭發(fā)的比較每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米；在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成；一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。導(dǎo)熱能力高但傳電能力低，碳纖維的比熱容量亦比銅低；當(dāng)加熱的時(shí)候，碳纖維會(huì)變厚而短；雖然碳纖維的天然顏色是黑色，但可以把它染上不同的顏色
問(wèn)題七：碳纖維是什么? 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強(qiáng)度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。碳纖維是不是由碳抽成的纖維呢？回答是否定的。目前，人們的技術(shù)還不能直接用碳或石墨來(lái)抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機(jī)纖維跟塑料樹(shù)脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱碳化而成。目前世界上產(chǎn)生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的碳化制得的。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無(wú)蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過(guò)性好?？梢韵逻@樣結(jié)論：碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經(jīng)氧化、炭化等過(guò)程制得的含碳量為90%以上的纖維。
問(wèn)題八：什么是碳纖維？碳纖維是什么意思？ 碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
問(wèn)題九：碳纖維是什么 碳纖維--是由有機(jī)母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或?yàn)r青)采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結(jié)果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高,則構(gòu)件自重愈小,比模量愈高,則構(gòu)件的剛度愈大,從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景,綜觀多種新興的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能, 不少人預(yù)料,人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。
碳纖維研制和應(yīng)用可以追溯到1850年的碳素?zé)艚z,此后的研究應(yīng)用一直處于停滯狀態(tài),到上世紀(jì)五十年代隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和軍事工業(yè)的要求,碳纖維的研制和生產(chǎn),相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業(yè)生產(chǎn)工藝,使碳纖維應(yīng)用才進(jìn)入到一個(gè)新階段。首先是在航空航天等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,逐步擴(kuò)展到高級(jí)民用工業(yè),而真正用于建筑工程結(jié)構(gòu)加固也就只有近十多來(lái)年的歷史。
碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素制取碳纖維,理論上任何有機(jī)纖維經(jīng)碳化后均可制成碳纖維,實(shí)際上目前具有工業(yè)意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國(guó)生產(chǎn)碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經(jīng)過(guò)高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強(qiáng)度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利于加強(qiáng)與樹(shù)脂膠的結(jié)合。
過(guò)去制約碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用的因素之一是原絲和成品的價(jià)格,剛研制成功時(shí)每公斤的碳纖維原絲價(jià)在1000美元以上,當(dāng)前已降至30美元以下;碳纖原絲產(chǎn)量最高的國(guó)家仍是日本和美國(guó),而以碳纖布商品進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)的則有日本、法國(guó)、瑞士和臺(tái)灣等地的產(chǎn)品,用進(jìn)口原絲加工編織的國(guó)產(chǎn)碳纖布亦開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,價(jià)格正在逐漸下降。
應(yīng)用:碳纖維成品在土木工程中應(yīng)用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用范圍,而當(dāng)前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規(guī)格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.167mm;碳纖維復(fù)合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸漬固化而成,主要用于梁、板的加固,用纖維板加固的結(jié)構(gòu),外形規(guī)整,施工簡(jiǎn)便,但原材單價(jià)較高,國(guó)內(nèi)使用尚不普及。
高性能碳纖維布的最主要指標(biāo)仍是其強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長(zhǎng).一般抗拉強(qiáng)度都在3500 Mpa 以上,彈模在230000 Mpa 以上, 伸長(zhǎng)率在1.4%以上,結(jié)構(gòu)加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能,廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱和構(gòu)架的節(jié)點(diǎn)加固,也很適合用于古建筑物或砌體結(jié)構(gòu)的維修加固,恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性能,國(guó)內(nèi)外成功的應(yīng)用實(shí)例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺(tái)灣大地震后之后,碳纖維作為耐震補(bǔ)強(qiáng)材料和技術(shù)的地位得到了進(jìn)一步的發(fā)展和確定。
近年來(lái)在國(guó)內(nèi)不少高等院校、科研部門(mén)、和各大設(shè)計(jì)院參與到對(duì)碳纖維的應(yīng)用和研究,目前國(guó)家還沒(méi)有頒布正式的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范,在建設(shè)部確定的研究項(xiàng)目中,已包括有“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)用于城......
問(wèn)題十：碳纖維是什么材料？ 碳纖維屬于高分子材料，是目前材料領(lǐng)域強(qiáng)度最高的一種材料，強(qiáng)度達(dá)4900MPa以上，是普通鋼強(qiáng)度的10倍以上，同時(shí)具有良好的導(dǎo)電、耐酸堿、耐高溫、X射線透過(guò)率等諸多優(yōu)良特性的材料。
碳纖維特性？
碳纖維的特點(diǎn)：
碳纖維是含炭量在90%以上的高強(qiáng)度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經(jīng)高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術(shù)器材的優(yōu)良材料。
具有耐高溫、抗摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結(jié)構(gòu)沿纖維軸擇優(yōu)取向，因此沿纖維軸方向有很高的強(qiáng)度和模量。
碳纖維的密度小，因此比強(qiáng)度和比模量高。碳纖維的主要用途是作為增強(qiáng)材料與樹(shù)脂、金屬、陶瓷及炭等復(fù)合，制造先進(jìn)復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度及比模量在現(xiàn)有工程材料中是最高的。
擴(kuò)展資料：
碳纖維用途：
碳纖維的主要用途是與樹(shù)脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，在要求高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢(shì)。
碳纖維是50年代初應(yīng)火箭、宇航及航空等尖端科學(xué)技術(shù)的需要而產(chǎn)生的，現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用于體育器械、紡織、化工機(jī)械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
隨著尖端技術(shù)對(duì)新材料技術(shù)性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現(xiàn)，這在技術(shù)上是又一次飛躍，同時(shí)也標(biāo)志著碳纖維的研究和生產(chǎn)已進(jìn)入一個(gè)高級(jí)階段。
參考資料來(lái)源：百度百科——碳纖維
參考資料來(lái)源：百度百科——碳纖維復(fù)合材料
碳纖維研究進(jìn)展及發(fā)展現(xiàn)狀
全球碳纖維分領(lǐng)域需求上升
碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的特性，活躍在各種各樣的用途上。包括用于追求輕且易用的高性能體育用品、追求在宇宙飛行用的輕量且高性能材料的航空航天飛行器，以及壓力容器、汽車(chē)、風(fēng)車(chē)、船舶、土木建筑等各種各樣的一般產(chǎn)業(yè)用途。根據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球碳纖維運(yùn)用細(xì)分領(lǐng)域中風(fēng)電葉片葉片和航天國(guó)防領(lǐng)域最多，分別達(dá)到22000噸、21000噸。而增長(zhǎng)最為顯著的是汽車(chē)零部件領(lǐng)域，2013-2018年需求復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到33%。
從全球市場(chǎng)看，2018年全球市場(chǎng)碳纖維需求為9.26萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)在2020年全球需求將達(dá)到11.21萬(wàn)噸。
就需求結(jié)構(gòu)而言，碳纖維材料總量一半以上應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，風(fēng)電葉片領(lǐng)域應(yīng)用占比24%，航空航天領(lǐng)域應(yīng)用占比23%，體育休閑領(lǐng)域占比15%，汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域占比12%，四者總計(jì)占比74%。其中，體育休閑用品所消耗的碳纖維呈逐年下降之勢(shì)。
從產(chǎn)能的角度來(lái)看，全球碳纖維市場(chǎng)基本被日本和美國(guó)企業(yè)壟斷。2018年世界碳纖維產(chǎn)能為15.5萬(wàn)噸。從地區(qū)來(lái)看，美國(guó)生產(chǎn)3.73萬(wàn)噸占24%，日本生產(chǎn)2.91萬(wàn)噸，占比19%，中國(guó)生產(chǎn)碳纖維2.68萬(wàn)噸，占比19%。
但是從企業(yè)來(lái)看，日本企業(yè)在全球小束絲碳纖維市場(chǎng)份額占到約58%，其中日本東麗占比27%、日本東邦占比18%、日本三菱占比13%;全球大束絲碳纖維市場(chǎng)集中度更高，基本被日本Zoltek和德國(guó)SGL兩家控制(注：Zoltek2013年被東麗收購(gòu))，Zoltek全球占比49%，德國(guó)SGL全球占33%。
中國(guó)碳纖維處于產(chǎn)能擴(kuò)張階段
從整體供需狀況上看，目前世界上碳纖維的主要消費(fèi)地區(qū)仍然集中在美國(guó)、歐洲和日本。根據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)碳纖維需求量一直維持穩(wěn)步上升趨勢(shì)，2018年國(guó)內(nèi)碳纖維市場(chǎng)需求為3.1萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)32%，預(yù)計(jì)未來(lái)年復(fù)合增長(zhǎng)率為12%，在2020年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將達(dá)到3.89萬(wàn)噸。
目前國(guó)內(nèi)T300級(jí)碳纖維性能達(dá)到國(guó)際水平，主要運(yùn)用于航空航天及體育休閑等領(lǐng)域;T700級(jí)碳纖維已建成千萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)線，低成本干噴濕紡T700級(jí)碳纖維已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn);中國(guó)首條千噸級(jí)T800原絲生產(chǎn)線由中復(fù)神鷹生產(chǎn)線2016年投產(chǎn);但T800級(jí)以上的碳纖維國(guó)內(nèi)企業(yè)還處于小規(guī)模試驗(yàn)，技術(shù)相對(duì)東麗還是存在較大差距。中國(guó)在T800級(jí)別以上的碳纖維生產(chǎn)中都還是處于小批量試驗(yàn)生產(chǎn)階段，而國(guó)外的東麗公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了比較成熟的高模產(chǎn)品。中國(guó)碳纖維公司產(chǎn)能前三名是：中復(fù)神鷹、江蘇恒神以及精密集團(tuán)。
——以上數(shù)據(jù)來(lái)源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國(guó)碳纖維行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。
碳纖維是誰(shuí)在什么時(shí)候發(fā)明的？
碳纖維是1860年碳纖維研究，由英國(guó)人在制作電燈燈絲時(shí)發(fā)明的。
碳纖維材料是一種既有碳材料性質(zhì)碳纖維研究，又兼具紡織纖維柔軟和可加工性的新一代高性能增強(qiáng)纖維碳纖維研究，被業(yè)界譽(yù)為“黑色黃金”。
據(jù)中國(guó)軍網(wǎng)報(bào)道碳纖維研究，碳纖維的起源最早可追溯至1860年碳纖維研究，它是由英國(guó)人在制作電燈燈絲時(shí)發(fā)明的。這種材料呈黑色、質(zhì)堅(jiān)硬，雖然它比頭發(fā)絲還細(xì)幾倍，但其強(qiáng)度比鋼大、密度比鋁小，比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼耐高溫。在對(duì)其經(jīng)特殊復(fù)合成型工藝加工后，可得到性能優(yōu)異的碳纖維復(fù)合材料。碳纖維被廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等領(lǐng)域，是國(guó)防軍工和民用生產(chǎn)生活的重要材料。
不過(guò)，由于碳纖維材料具有強(qiáng)度高、超輕、耐高溫高壓等特點(diǎn)，這導(dǎo)致碳纖維的回收再利用非常困難。但上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王新靈教授研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)5年艱苦的技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)第一項(xiàng)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、規(guī)?；男滦土呀饣厥占夹g(shù)和裝備。據(jù)央廣網(wǎng)介紹，這套技術(shù)對(duì)碳纖維復(fù)合材料廢棄物的年處理能力超過(guò)200噸，與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)相比，這一技術(shù)既免除了廢棄物切割、粉碎的工序，還保持了再生碳纖維的足夠長(zhǎng)度、提高了碳纖維再利用的價(jià)值。相信，隨著碳纖維生產(chǎn)成本的下降，處理手段的逐漸完善，這種材料會(huì)逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚脑牧稀?/p>
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