一、概述
在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。如图1碳纤维经编机。
碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
碳纤维的性能特点可归纳如下：
1.碳纤维的密度是钢的7.8倍，是铝的2.7倍；
2.碳纤维复合材料的抗疲劳和硬度优于玻璃纤维复合材料；
3.铝相比较，碳纤维的强度是铝的7倍，且比铝轻1.5倍。
其主要优点有：
1.纤维屈曲程度较小，利于发挥纤维性能；
2.铺覆性、工艺性好；
3.改善复合材料的冲击性能（尤其CAI）和损伤容限；
4.制造工艺简单，成本低。
.jpg)
.jpg)
图1 碳纤维经编机
二、碳纤维的在复合材料中的应用
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。
碳纤维主要运用在以下几个行业，如图2：
－风电叶片＞3.5兆瓦；
－汽车；
－造船、游艇；
－航空。
.jpg)
图2 碳纤维应用
2.1碳纤维在风电叶片中的应用
在风力发电领域，经编复合材料是制造风力发电叶片及其它重要结构部件的主要材料，叶片90%以上重量由复合材料组成。采用碳纤维NCF织物制备的复合材料风机叶片，具有质量轻、强度高、刚性好的优点，能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，如图3所示为风机叶片，图4为叶片结构。
.jpg)
图3 采用碳纤维NCF织物制造的复合材料风机叶片
.jpg)
图4 叶片结构
相关信息 
推荐企业 推荐企业
推荐企业
您所在的位置：
