碳纖維是新一代的增強纖維,其是由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成,含碳量高於90%的無機高性能纖維,具有碳材料特徵,又兼具紡織纖維的柔軟可加工性。
碳纖維具有出色的力學性能和化學穩定性,並具有強度高(強度約為鋼的10倍), 模量高,密度小,耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹係數小,耐高溫、電及熱導性高等特點,被譽為「材料之王」和「黑色黃金」優點。
碳纖維長得跟紡織纖維差不多(如下圖),可被加工成各種形狀,某寶可搜圖看。
我司的IV型高壓儲氫瓶項目的瓶體外殼就是用碳纖維+環氧樹脂浸漬的(如下圖)
碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。既有碳材料「硬」的固有特徵,又兼備紡織纖維「柔」的可加工性,被譽為新材料之王。與傳統的玻璃纖維相比,碳纖維的強度可達高性能玻璃纖維的2倍,模量超過其3倍;與芳綸纖維相比,碳纖維不僅強度達到凱夫拉KF-49的1.5倍,模量達到其2倍以上,而且耐蝕性更是出類拔萃。與鋼、鋁等金屬材料相比,碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗疲勞、抗蠕變、線膨脹係數小等諸多優異性能:碳纖維的密度僅為鋼的四分之一,強度達到特種鋼的10倍,模量是鋼的7倍,比強度、比模量均為鋼的數十倍。
我國是碳纖維消費大國,市場潛力巨大,在航空航天、國防軍工、高端民用工業、專業體育用品等許多工程領域都有廣闊的應用前景。
碳纖維是一種高強度、高模量、低密度的材料,它由聚丙烯腈纖維經過一系列化學處理和高溫炭化而成。它的化學式為(C)n,其中n通常在幾千到幾萬之間,表示由數千到數萬個碳原子構成的長鏈狀分子。
碳纖維具有很高的力學性能和化學穩定性,這是其在高端產品中廣泛應用的主要原因。碳纖維具有很高的強度和剛度,比許多金屬材料強度高出5-10倍,同時重量卻只有金屬的1/5左右,非常適合用於製造需要高強度、輕質化的產品,如航空太空飛行器、汽車、運動器材等。此外,碳纖維還具有優異的疲勞強度和耐腐蝕性能,在惡劣環境下也能保持良好的力學性能和穩定性。
由於碳纖維是一種非常純淨的材料,其碳含量可以達到99%以上,因此也具有很高的化學穩定性。碳纖維不易被氧化、腐蝕,能夠抵禦很多化學物質的侵蝕,這也是其在一些高端產品中廣泛應用的原因之一。
總的來說,碳纖維是一種非常優異的材料,具有卓越的力學性能和化學穩定性,因此在高端產品中得到了廣泛的應用。
碳纖維在以下領域有大量的應用:
- 航空航天
- 汽車
- 高端自行車
- 風能發電葉片
以航空航天為例:
波音787和空客A350都大量的採用碳纖維複合材料進行金屬的替換,主要原因就是碳纖維的優異特性:
- 高強度,力學性能優異,抗拉強度可以達到3500Mpa 以上,抗拉模量為23000 ~ 43000Mpa
- 低重量,同等體積只有鋼的1/4
碳纖維的一般是分兩種方式進行使用:
- 和樹脂進行混合,預浸的方式,在樹脂固化之前人工鋪貼出所需的外形,然後在熱壓成型設備中進行樹脂固化
- 幹碳纖維進行鋪貼,然後進行真空抽如樹脂,溼法成型