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解讀碳纖維復(fù)合材料的性能特點(diǎn)與不足

發(fā)布時(shí)間：2016-08-01

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碳纖維復(fù)合材料主要運(yùn)用在汽車上

，碳纖維是一種含碳量在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也高于鋼

。一起來了解碳纖維復(fù)合材料的性能特點(diǎn)與不足吧

。

碳纖維復(fù)合材料的性能特點(diǎn)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，不同于其他使用傳統(tǒng)纖維

，如玻璃纖維或芳香族聚酰胺纖維等的FRP復(fù)合材料

，CFRP復(fù)合材料的優(yōu)良性能包括：

重量輕——傳統(tǒng)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料采用連續(xù)的玻璃纖維，其含量為70％（重量玻璃/總重量）

，每立方英寸的密度通常為0.065磅

。

強(qiáng)度高——CFRP復(fù)合材料盡管重量輕，然而相比于玻璃纖維復(fù)合材料

，每單位重量的CFRP復(fù)合材料卻具有更高的強(qiáng)度和更大的硬度

。而與金屬材料相比時(shí)，這一優(yōu)勢則更加突出

。例如

，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，CFRP材料相比于鋼材

，在等強(qiáng)度條件下

，其重量只有鋼的1/5?div id="jfovm50" class="index-wrap">？梢韵胂駷槭裁此衅囍圃炱髽I(yè)都在研究使用碳纖維來代替鋼材

，從而提高其產(chǎn)品性能。

當(dāng)CFRP復(fù)合材料與鋁

，質(zhì)量最輕的金屬之一

，相比較時(shí)，根據(jù)基本假設(shè)

，等強(qiáng)度的鋁材

，其重量約為碳纖維體的1.5倍。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)中也存在許多其他變量

，可能會影響對比結(jié)果

，比如，材料的檔次和質(zhì)量不同

，復(fù)合過程

，生產(chǎn)過程，纖維結(jié)構(gòu)及品質(zhì)也需要被考慮在內(nèi)

。

碳纖維復(fù)合材料的缺點(diǎn)與不足

成本高——盡管CFRP復(fù)合材料性能優(yōu)異，為什么碳纖維沒有廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)呢

？目前

，CFRP復(fù)合材料生產(chǎn)成本過高。根據(jù)當(dāng)前的市場情況（供給和需求），碳纖維的種類（航天VS商品級）

，纖維束的大小不同

，纖維的價(jià)格也判若云泥。每磅碳纖維原材料的價(jià)格

，可達(dá)5-25倍玻璃纖維價(jià)格不等

。而相比于鋼材，CFRP材料的高成本性就更加突出了

。

導(dǎo)電性——這既可以作為碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢

，也可能成為實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)缺陷。碳纖維導(dǎo)電性極強(qiáng)

，而玻璃纖維是絕緣的

。許多產(chǎn)品使用玻璃纖維，而不能用碳纖維或金屬替代

，是因?yàn)槠湟缶邆鋰?yán)格的絕緣性

。

在公用設(shè)施生產(chǎn)中，許多產(chǎn)品都需要使用玻璃纖維

。例如

，梯子的生產(chǎn)使用玻璃纖維作為梯架，原因在于：當(dāng)玻璃纖維梯子與電力線接觸時(shí)

，觸電的可能性會降低許多

。而碳纖維梯子導(dǎo)電性極強(qiáng)，后果則不可想象

。

盡管碳纖維復(fù)合材料的成本居高不下

，然而伴隨著科技進(jìn)步，更多高效益產(chǎn)品的涌現(xiàn)指日可待

?div id="jfovm50" class="index-wrap">；蛟S在不遠(yuǎn)的將來，我們將有望見證高性能碳纖維產(chǎn)品在消費(fèi)市場

，工業(yè)生產(chǎn)和汽車制造中的大范圍應(yīng)用

。（文章來源：合家網(wǎng)）

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