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碳纤维的应用领域  

2012-01-05 10:16:26|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        碳纤维有优异的性能使它成为优质的新兴材料,但是碳纤维一般不单独使用,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。,

       碳纤维可加工成纺织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,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。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、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。1994年至2002年左右,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。现在国内已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。同时,碳纤维发热产品,碳纤维采暖产品,碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。  

       碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前,西方国家的巴黎统筹委员会(COCOM),对当时我国实行禁运封锁政策,1994年3月,COCOM虽然已解散,但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空,先进的碳纤维技术仍引不进来,特别是高性能PAN基原丝技术,即使我国进入WTO,形势也不会发生大的变化。因此,除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外,别无其它选择。因此,国外尤其是碳纤维生产技术领先的日韩等国对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度,只有为数很少的中国企业能够与其建立合作关系,拥有其产品的进口渠道。

      碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。
  碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的,现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻,促使科技工作者不断努力提高。80年代初期,高性能及超高性能的碳纤维相继出现,这在技术上是又一次飞跃,同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。
    由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料,由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤,就可使运载火箭减轻500公斤。所以,在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机,它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4,占机翼重量的1/3。据报道,美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等,都是用先进的碳纤维复合材料制成的。

       碳纤维与各种树脂复合而成的高级复合材料。碳纤维是用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等原料在1000~3000℃温度下碳化而成的(见碳化高分子),分为高强型(强度大于250千克力/毫米,模量大于2.5×10千克力/毫米,密度约1.7克/厘米)和高模量型(或称石墨纤维,强度大于200千克力/毫米,模量大于4.0×10千克力/毫米,密度约1.98克/厘米)两种。碳纤维直径细,在7微米左右,工艺性较好,但不耐高温氧化,并且与树脂粘合性差,必须进行表面处理。
 碳纤维增强塑料主要用于航空、航天工业;还可用于体育器材,如网球拍、滑雪板、赛车、赛艇等;目前并试用于制造汽车的主承力部件,如弹簧钢板、传动轴等。

 
 

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