比碳纤维更好的材料。
在复合材料家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自与有机树脂结合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维、硼纤维增强复合材料相继研制成功,性能不断提高,使得复合材料领域显示出强大的生命力。让我们来看看独特的碳纤维复合材料。
碳纤维是一种以碳元素为主的特种纤维,其含碳量因种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有普通碳材料的特性,如耐高温、耐磨、导电、导热、耐腐蚀等。但与普通碳材料不同的是,其外观具有明显的各向异性和柔软性,可以加工成各种织物,沿纤维轴向呈现高强度。碳纤维比重低,所以比强度高。
碳纤维是由含碳量高的合成化学纤维制成,在热处理过程中不熔化,经过热稳定氧化处理、碳化处理和石墨化处理而成。
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的比强度和比模量等综合指标是现有结构材料中最高的。碳纤维复合材料在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,以及要求高温和高化学稳定性的场合有优势。
碳纤维是20世纪50年代初为满足火箭、航天、航空等先进科技的需要而产生的,现在广泛应用于体育器材、纺织、化工机械、医疗等领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求越来越严格,科技工作者也在不断努力提高。80年代初,高性能和超高性能碳纤维相继出现,这是又一次技术飞跃,也标志着碳纤维的研究和生产进入了高级阶段。
碳纤维/环氧树脂复合材料由于比重小、刚性好、强度高,已成为先进的航空航天材料。因为航天飞机的重量每减轻1 kg,运载火箭就可以减轻500 kg。因此,先进的复合材料被用于航空航天工业。有一种垂直起降战斗机,其使用的碳纤维复合材料已经占到了全机重量的1/4,机翼重量的1/3。据悉,美国航天飞机上的三个火箭推进和先进MX导弹发射管的关键部件都是由先进的碳纤维复合材料制成的。