碳(C)纖維制品的成分結(jié)構(gòu)
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碳纖維制品是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石(屬性:一種新型的裝飾建筑材料)墨材料。碳纖維制品的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨,是亂層石墨結(jié)構(gòu)。
碳(C)纖維制品是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料(Material),它的比重不到鋼的1/4,碳纖維制品樹脂(Resin)復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度(strength)一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度(單位:g/cm3或kg/m3)之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高,則構(gòu)件自重愈小,比模量愈高,則構(gòu)件的剛度愈大,從這個意義上已預(yù)示了碳纖維制品在工程(Engineering)的廣闊應(yīng)用前景,綜觀多種的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能,不少人預(yù)料(釋義:事先推測;事先的推測),人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時代進(jìn)入到一個復(fù)合材料一般應(yīng)用的時代。
123456 碳纖維制品可分為:
碳(C)纖維制品可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)纖維、粘膠絲或酚醛(aldehyde)纖維經(jīng)碳化制得;按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維;按力學(xué)性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維制品強(qiáng)度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維制品又分為高強(qiáng)型(強(qiáng)度2000MP
A、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強(qiáng)度(strength)大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型;模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展,還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳(C)纖維制品,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維制品。
目前應(yīng)用到哪:
目前應(yīng)用較普遍的碳(C)纖維制品主要是聚丙烯腈碳纖維制品和瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)碳纖維制品。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。碳纖維制品的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動)化(預(yù)氧(Oxygen)化(oxidation))、碳化、石墨(化學(xué)式C )化等4個過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括,脫氫、環(huán)化、氧化及脫氧(降低氧含量)等。
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碳纖維制品的強(qiáng)伸性能測試(TestMeasure)
碳(C)纖維制品可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。傳統(tǒng)使用中碳纖維制品除用作絕熱保溫材料(應(yīng)用于工業(yè)和建筑)外,一般不單獨(dú)使用,多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂(Resin)、金屬、陶瓷、混凝土(Concrete)等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維制品增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶(syndesmology)等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧(huáng)和驅(qū)動軸等。
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