碳纖維是一種成分主要由碳組成的纖維,質(zhì)輕而堅固。
碳纖維又稱碳纖維,是將纖維形式的有機化合物制成阻燃劑后,在1000℃以上的高溫下加熱(煅燒),除去原料有機化合物中所含的氫和氮原子。碳原子含量達90%以上。
炭素繊維は、強度を確保しつつ軽穩(wěn)定できるという特長を活かし、金屬材料の代替として多方面で使用されます。さらに柔軟性、電子伝導(dǎo)性があり、腐食しにくい、燃えにくいという特徴があるため、使用分野は幅広いです。
碳纖維很少單獨使用,一般與樹脂、陶瓷、金屬等材料復(fù)合制成碳纖維復(fù)合材料。具體來說,這些產(chǎn)品包括要求重量輕、強度高的飛機、火箭、人造衛(wèi)星,以及重量輕、易于操作的假肢等手術(shù)設(shè)備,以及輪椅、護理床等護理設(shè)備。
特別是在汽車領(lǐng)域,減輕車輛重量有助于降低油耗。正因如此,碳纖維自開發(fā)之初就備受關(guān)注。由于其高強度和彈性模量,碳纖維還在運動器材中得到應(yīng)用,例如高爾夫球桿、釣魚竿、繞線輪、自行車車架、網(wǎng)球拍、滑雪板和滑雪板。
未來,它有望應(yīng)用于建筑和土木工程領(lǐng)域,例如在混凝土結(jié)構(gòu)上粘貼碳纖維片以增強其抗震能力,以及作為懸索橋中電纜和鋼框架的替代材料。
碳纖維根據(jù)原料分為PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維兩類。目前,PAN基碳纖維是主流,占全球碳纖維產(chǎn)量的90%。
由PAN(聚丙烯腈)纖維制成的碳纖維,具有強度和彈性模量,廣泛應(yīng)用于航天工業(yè)等需要高可靠性的工業(yè)領(lǐng)域,以及休閑用品和體育領(lǐng)域。
其中應(yīng)用最多的是工業(yè)領(lǐng)域。在汽車工業(yè)中,它用于制造發(fā)動機罩、擾流板、油箱和許多其他零件。它還用作板簧和齒輪等金屬零件的替代材料。
瀝青基碳纖維具有彈性模量可調(diào)節(jié)的特點。因此,它用于不需要高彈性的部件,反之則用于需要高彈性的產(chǎn)品。瀝青基碳纖維又可分為中間相瀝青纖維和各向同性瀝青纖維。
中間相瀝青由于原料分子在液晶狀態(tài)下的排列而具有光學(xué)各向異性,由此得到的中間相瀝青纖維是具有高強度、高彈性模量的高性能碳纖維(HPCF)。另一方面,各向同性瀝青的組成分子隨機取向并且是光學(xué)各向同性的。
由此獲得的各向同性瀝青纖維雖然在強度、彈性模量等機械性能方面遜于中間相瀝青纖維,但在其他方面具有相同的性能,并且具有較低彈性模量的通用碳纖維(GPCF)。
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