碳纤维复合材料的特点是什么?

发布网友 发布时间：2022-04-25 00:01

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热心网友 时间：2022-05-28 00:44

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。

扩展资料:

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52％CFRP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*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。

参考资料：百度百科-碳纤维复合材料