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一起来看看碳纤维材料到底好在哪些方面吧
浏览次数:40发布日期:2019-07-05
   一起来看看碳纤维材料到底好在哪些方面吧
  碳纤维材料是由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,是一种力学性能优异的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工型,是新一代增强纤维。它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。具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显着的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。比重小,因此有很高的比强度。它的比重不到钢的1/4,拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。
  碳纤维材料实际上就是主要由碳元素构成的纤维,如下图所示,就是碳纤维和头发的对比,比较细的那根就是碳纤维。可以看到碳纤维的一根纤维是有多么细。实际上,单独的那一根碳纤维并不是什么稀罕玩意儿,从材料的种类上来说,很普通,比如说一种碳纤维经常使用的材料叫做“聚丙烯腈”这个东西可能你看着名字很陌生。但是只要一说另外一种东西—腈纶”大家就会非常熟悉了腈纶的主要成分就是聚丙烯腈,很多人的衣服就是腈纶的所以说这些腈纶的衣服跟碳纤维是同宗同源。那么为什么同样的材料,碳纤维材料就被称作“黑色黄金”而腈纶就是普通化纤材料呢?
  只要把碳纤维放大了就会知道为什么碳纤维材料跟普通腈纶不是一回事了可以看到碳纤维不是单独一根纤维就行的而是有密密麻麻大量的纤维整齐地排列在一起。正所谓“众人拾柴火焰高”就是因为密密麻麻地碳纤维合作在一起,才让这种材料变得非比寻常。而大家看到碳纤维会有草席的纹理,就是因为这些碳纤维是由一束一束的材料编织起来的简单说,这些碳纤维丝做的越细、相同尺寸的碳纤维材料里有更多的碳纤维丝,那么这种碳纤维就越厉害,比如说前不久中国刚刚突破的碳纤维48K大丝束”就是指的一束碳纤维里面有48000根碳纤维丝,所以相比之前的12K碳纤维要先进很多。
  那么说了这么多,碳纤维到底好在哪里呢?
  简单来说,碳纤维从材料性质上说,强度高、刚度高、密度低,拉伸强度说的就是用多大的力能拉断,弹性模量表示的材料受力之后容不容易变形,总之就是数值越大越好。所以只要对比一下其中的数字就可以发现,碳纤维材料在这方面的性能远远高于钢、铝合金,然后密度还很低。所以在减重方面,起到非常重要的作用。
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