电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。
由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量,因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器,噪音小,而且因质量小而动力消耗少,可节约大量燃料。据报道,航天飞行器的质量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500kg。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性:耐高温耐磨擦导电导热及耐腐蚀等其外形有显著的各向异性柔软可加工成各种织物又由于比重小沿纤维轴方向表现出很高的强度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。碳纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕,一般仅约为19克拉力高达300kgmm2。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能因此在旨度、刚度、重度、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,碳纤维复合材料具备不可替代的仇势。
f碳纤维的物理性质如下:
1碳纤维的密度在1520gcm3之间,这除与原丝结构有关外,主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理,密度可达20gcm3。
2碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异性的特点。平行于纤
维方向是负值072×106~090×106K1,而垂直于纤维方向是正值32×106~22×106K1。
3碳纤维的比热容一般为712×101KJkgK。热导率随温度升高而下降。4碳纤维的比电阻与纤维的类型有关,在25℃时,高模量为775ìcm,高强度碳纤维为1500ìcm。碳纤维的电动势为正值,而铝合金的电动势为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀。
碳纤维的物理性质如下:
碳纤维的化学性质与碳相识,它除能被强氧化剂氧化外,对一般碱性是惰性
的。在空气中,温度高于400℃时则出现明显的氧化,生成CO与CO2。在不接触空气和氧化剂时,碳纤维具有突出的耐热性能,与其他材料相比,碳纤维要温度
高于1500℃时强度才开始下降,而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化,它还有耐油、抗辐
射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。
表1不同种类碳纤维的力学性能
分类
拉伸强度GPa弹性模量GPa
高强度碳纤维
294
196
高模量碳纤维
274
225
中模量碳纤维
196
372
耐火材料
026
392
碳质纤维
118
470
石墨纤维
098
98
12碳纤维主要用途789
121高科技领域由于碳纤维复合材料密度低、刚性好合强度高,成r