碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料的固有本征特*,又兼备纺织纤维的柔软可加工*,是新一代增强纤维。作为高*能纤维的一种,碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此,碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。
碳纤维是一种力学*能优异的新材料。他的比重不到钢的1/4,比铝还要轻,比强度是铁的20倍。同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维在物理*能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点,可以称为新材料之王。因此,可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、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
碳纤维除了具有一般碳素材料的特*: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*, 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
碳纤维的物理*质如下:
(1)碳纤维的密度在1.5—
(2)碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异*的特点。平行于纤维方向是负值(-0.72×10-6~-0.90×10-6 K-1),而垂直于纤维方向是正值(32×10-6~22×10-6 K-1)。
(3)碳纤维的比热容一般为7.12×10-1KJ/(kg·K)。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
碳纤维的化学*质与碳相识,它除能被强氧化剂氧化外,对一般碱*是惰*的。在空气中,温度高于
表1 不同种类碳纤维的力学*能
分类 |
拉伸强度/GPa |
**模量/GPa |
高强度碳纤维 |
2.94 |
196 |
高模量碳纤维 |
2.74 |
225 |
中模量碳纤维 |
1.96 |
372 |
耐火材料 |
0.26 |
392 |
碳质纤维 |
1.18 |
470 |
石墨纤维 |
0.98 |
98 |
二、卡本碳纤维*质
卡本碳纤维布是卡本研究所选用宇航级的聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维开发的专门用于建筑物结构加固的先进复合材料。分为高强度I级和高强度II级两类,*能超过国家标准。具有以下优点:
1、 外观均一整齐,表面干净,不夹杂杂物,无灰层和其它污染;
2、 无缺纬、脱纬,无断经现象,无破洞;
3、 纤维排列平直均匀,无歪斜、起皱现象;
4、 高强度、高**模量。
卡本碳纤维布安全*能指标:
*能项目 |
CFS-I-300 |
CFS-I-200 |
CFS-II-300 |
CFS-II-200 | |
强度级别 |
高强I级 |
高强I级 |
高强II级 |
高强II级 | |
克重(g/㎡) |
300 |
200 |
300 |
200 | |
理论厚度(mm) |
0.167 |
0.111 |
0.167 |
0.111 | |
抗拉强度(MPa) |
国标安全指标 |
3400 |
3400 |
3000 |
3000 |
卡本测试数据 |
3647 |
3696 |
3202 |
3249 | |
**模量(GPa) |
国标安全指标 |
240 |
240 |
210 |
210 |
卡本测试数据 |
241 |
241 |
213 |
213 | |
伸长率 (%) |
国标安全指标 |
1.70 |
1.70 |
1.50 |
1.50 |
卡本测试数据 |
1.70 |
1.70 |
1.51 |
1.51 |
卡本碳纤维布原材料力学指标:
纤维类别 |
*能项目 |
抗拉强度(MPa) |
**模量(GPa) |
伸长率(%) |
碳纤维 |
高强度I级 |
≥4900 |
≥240 |
≥2.0 |
高强度II级 |
≥4100 |
≥210 |
≥1.8 |
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