碳纖維具有輕質(zhì)、強度特別高的、高模量、耐高溫、耐沖擊、耐化學(xué)腐化侵蝕
、膨脹系數(shù)低等優(yōu)點,其不好的地方是斷裂伸長率不高,韌性不強。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。因此,碳纖維單獨使用的意義不大,主要作復(fù)合材料(Material)的增強纖維,如增強塑料、增強水泥、增強陶瓷(原料:非金屬礦物)、增強金屬以及碳/碳復(fù)合材料等。
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在航空、航天領(lǐng)域,用碳纖維復(fù)合材料(Material)替代飛機的部分鋁合金,可使機身質(zhì)量減輕15%-40%。碳纖維手機殼外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國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,是新一代增強纖維。碳纖維手機殼是一種含碳量在95%以上的高強度、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。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)估算,噴氣客機的質(zhì)量沒減輕450g,在整個飛機使用期內(nèi)可節(jié)省約1000美元的費用(expense)。宇宙空問的氣候條件變化莫測,陽光直射時最高溫度可達100℃以上,而背陽環(huán)境下的溫度可低至-200℃以下,這就要求航天flight vehicle可以適應(yīng)溫度劇烈變化的空間環(huán)境,經(jīng)過合理設(shè)計的碳纖維復(fù)合材料(Material)的膨脹系數(shù)可接近零,將之用作宇航材料(Material)如同步通訊衛(wèi)星上的反射天線、太陽能電池(Battery)框架、拋物線裝置等零部件,不僅強度高和模量大,而且還顯示出優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定(wěn dìng)性。碳纖維復(fù)合材料(Material)共有優(yōu)良的耐燒蝕性能,當(dāng)飛船返回大氣層時,以8km/s的速度下降,飛船表面的溫度高達3000℃,但僅有少量表面的碳纖維復(fù)合材料(Material)被燒蝕,把熱最帶走,保護飛船內(nèi)部不受損壞。 在交通運輸領(lǐng)域,碳纖維的應(yīng)用也不斷擴大。汽車上有20%-60%的部件如軀動軸、彈簧、輪轂(形狀:圓桶形)、殼體、保險杠、操縱桿等都可以用碳纖維增強塑料來制造,可使汽車減重70%,節(jié)省大量汽油,燃料費川可節(jié)省35%以上。減輕車身質(zhì)量不僅可以竹能.而比可以有效地改進交通工S!的運行性能。如降低噪聲、提高運行速度、最大化減少污染、降低能耗。 在建筑領(lǐng)域,碳纖維增強水泥材料(Material)在建筑方面的應(yīng)用近年取得令人矚目的進展。在水泥中加入約4%的碳纖維,可使水泥的韌性提高30%-50%,斷裂強度提高2倍左右,并且裂紋少,耐腐化侵蝕
性提高。碳纖維增強水泥還可用于橋梁、煙囪、屋頂、地裝飾面板、各種管材、棒材等。 在運動器械上碳纖維的應(yīng)用數(shù)量約占世界碳纖維總消耗量的50%左右。目前用碳纖維復(fù)合材料(Material)制成的運動器械有:高爾夫球桿、釣魚竿、網(wǎng)球及羽毛球拍、滑雪橇、弓、滑水板、桅桿、跳高撐竿、賽車、賽艇、航空模型等。在這一領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料的用量最大。 在紡織工業(yè)領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料還可用作紡織用劍桿織機的劍桿、劍頭及高速織機的綜框、紡織機械中高速旋轉(zhuǎn)的部件和梭子等。在其他方面,如化工、能源、紡織、生物、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生、鋪飾或裝修材料(室外材料,室內(nèi)材料)等方面,碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域日趨漸多,其發(fā)展大有 ;黑色革命 ;浪潮迅速蔓延之勢。碳纖維材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用
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