碳纖維是什麼,碳纖維是什麼材料?

2022-03-12 09:15:44 字數 5258 閱讀 3906

1樓:匿名使用者

碳纖維是許多細長的碳同素異構體組成,其結構是由一層層以六角型排列的碳原子所構成,各層之間有連結。

你可能知道木炭,石墨,鑽石等,你也可能知道c60,單壁奈米碳管,這些都是碳的同素異構體。所以碳的結構不同,其組成的物質就可硬可軟。

碳纖維的獨特結構使得它確實「很硬」,這不是指硬度高,而是指它「很結實」,它的強度很高。它的剛度(抗拉性)也特別高,也就是說,它的彈性模量很高,遠高於常用的玻璃纖維和凱夫拉縴維。它的比重低,縱向熱膨脹係數是零或小於零,耐蝕性好,使它成為優質的新興材料,比如金屬基,陶瓷基的複合材料,尤其是放在高分子材料(塑料)中做成複合材料。

這些複合材料已在火箭、飛機、汽車結構中已經或逐漸替代金屬材料。所以說,它的用處很大!

碳纖維的**目前較貴,屬於高階材料。

2樓:匿名使用者

炭纖維是一種汽車改裝中常見的材質。有比原車鋼板硬度更大卻重量更輕的優點。不是漆面,是連鋼板一起換掉。

比如發動機罩,原來的鋼板罩拿走,換上炭纖維罩。可以減輕車身總重量,提升車輛加速效能和安全性。多用於高階改裝。

  而一些中低端改裝,換的不是炭纖維材質,而是在原來的鋼板上,貼一層仿炭纖維的塑料膜,使車輛看上去像是換了炭纖,看上去更高檔。這種貼膜和車身拉花的貼膜類似,不用的時候可以撕掉換新的。

碳纖維是什麼

3樓:潛力新材料

碳纖維(carbon fiber,簡稱cf)是指含碳量在90%以上的高強度高模量纖維,是由有機纖維(粘膠基、瀝青基、聚丙烯腈基纖維等)在高溫環境下裂解碳化而成。

高效能碳纖維具有質輕、高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、抗沖刷及濺射以及良好的可設計性、可複合性等一系列其他材料所不可替代的優良效能,是火箭、衛星、導彈、戰鬥機和艦船等尖端**裝備必不可少的戰略新興材料。

碳纖維作為一種效能優異的戰略性新材料,其密度不到鋼的1/4、強度卻是鋼的5-7倍。與鋁合金結構件相比,碳纖維複合材料減重效果可達到20%-40%;與鋼類金屬件相比,碳纖維複合材料的減重效果可達到60%-80%。

《中國製造2025》中提出,2023年國產高強碳纖維及其複合材料技術成熟度要達到9級,實現在汽車、高技術輪船等領域的規模應用;2023年國產高強中模、高模高強碳纖維及其複合材料技術成熟度要達到9級;力爭在2023年前,結合國產大飛機的研發程序,航空用碳纖維複合材料部分關鍵部件取得caac/faa/easa等適航認證。碳纖維(t800級)拉伸強度≥5.8gpa,cv≤4%,拉伸模量294gpa,cv≤4%。

據markets and markets**,到2023年全球碳纖維市場規模將達到80億美元。

主要研究單位/公司

國內:光威復材、中簡科技、中復神鷹、恆神股份、金髮科技、方大炭素、吉林化纖、中航高科、南京化纖…

國外:東麗(toray)、赫氏(hexcel)、帝人東邦(teijin)、三菱化學(mitsubishi chemical)、西格里( sgl)、氰特-索爾維(cytec solvay group)、東麗卓爾泰克(toray-zoltek)、曉星(hyosung)、阿克薩(aksa)…

4樓:匿名使用者

碳纖維--是由有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青)採用高溫分解法在1000~3000度高溫的惰性氣體下製成的。其結果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學效能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000mpa亦高於鋼。

因此cfrp的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000mpa/(g/cm3)以上,而a3鋼的比強度僅為59mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的複合材料(如高分子複合材料、金屬基複合材料、陶瓷基複合材料)的優異效能, 不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個複合材料廣泛應用的時代。

碳纖維研製和應用可以追溯到2023年的碳素燈絲,此後的研究應用一直處於停滯狀態,到上世紀五十年代隨著工業技術的發展和軍事工業的要求,碳纖維的研製和生產,相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業生產工藝,使碳纖維應用才進入到一個新階段。首先是在航空航天等軍事領域的應用,逐步擴充套件到高階民用工業,而真正用於建築工程結構加固也就只有近十多來年的歷史。

碳纖維和石墨纖維一般統稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素製取碳纖維,理論上任何有機纖維經碳化後均可製成碳纖維,實際上目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(pan)和中間相瀝青,各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利於加強與樹脂膠的結合。

過去制約碳纖維加固技術應用的因素之一是原絲和成品的**,剛研製成功時每公斤的碳纖維原絲價在1000美元以上,當前已降至30美元以下;碳纖原絲產量最高的國家仍是日本和美國,而以碳纖布商品進入中國大陸市場的則有日本、法國、瑞士和臺灣等地的產品,用進口原絲加工編織的國產碳纖布亦開始進入市場,市場競爭日趨激烈,**正在逐漸下降。

應用:碳纖維成品在土木工程中應用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用範圍,而當前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.

167mm;碳纖維複合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經過樹脂浸漬固化而成,主要用於樑、板的加固,用纖維板加固的結構,外形規整,施工簡便,但原材單價較高,國內使用尚不普及。

高效能碳纖維布的最主要指標仍是其強度、彈性模量和斷裂伸長.一般抗拉強度都在3500 mpa 以上,彈模在230000 mpa 以上, 伸長率在1.4%以上,結構加固主要是利用碳纖維的高抗拉效能,廣泛用於鋼筋混凝土結構的樑、板、柱和構架的節點加固,也很適合用於古建築物或砌體結構的維修加固,恢復和提高結構的承載能力和抗裂效能,國內外成功的應用例項已不勝列舉。

2023年日本板神大**和臺灣大**後之後,碳纖維作為耐震補強材料和技術的地位得到了進一步的發展和確定。

近年來在國內不少高等院校、科研部門、和各大設計院參與到對碳纖維的應用和研究,目前國家還沒有頒佈正式的設計和施工規範,在建設部確定的研究專案中,已包括有「纖維增強複合材料(frp)用於城市橋樑的加固與修補研究」、「碳纖維材料加固混凝土結構新技術」等課題,碳纖維的應用研究已得到國家的重視。

構造: 對於受彎構件碳纖布是貼上於受拉區,以補充鋼筋的不足,粘於樑的兩側,以提高梁的抗剪能力,纏繞於混凝土柱外側約束了混凝土的側向變形,可以高柱的承載能力和柱的軸壓比,纏繞於桁架的節點可使節點得到整體的加固。碳纖布的層數可通過計算確定,考慮到各層的共同工作係數,抗疲勞的能力和避免脆性破壞,一般建議不宜超過5層;從受力效能角度,單層優於多層,窄幅優於寬幅;必要時縱向可以搭接,搭接長度不得少於100mm,要保證碳纖維端部有可靠的錨固,除滿足計算要求外,還應有必要的構造措施。

貼上:粘結劑的效能和貼上工藝是使被加固構件與碳纖維布共同受力的保證,要求粘結劑對被貼上介面和碳纖布有高的粘結力和強度,抗拉、抗壓、特別是貼上抗剪強度應遠高於混凝土相應的強度,粘結劑對介面和碳纖維布都要有良好的滲透性和相容性,具有抗衝擊、耐疲勞、抗老化等優異效能,因此應該採用專用的粘結劑;

完善的施工工藝是加固效果的重要因素,主要的要求是:清理、修復、整平被貼上面,被貼上面應乾燥、防潮;採用專用的工具,塗布粘度較大的粘結劑,對碳纖布經過適度的輾壓,使粘結劑充分浸漬於單絲中;消除氣泡,不允許出現離殼、亂絲、鄒折、扭曲的現象;完善的工藝和訓練有素的工人,可以做到有效的貼上面積在99%以上,使碳纖維的效能真正得以發揮 。

節選自論壇空間

5樓:匿名使用者

碳纖維,也叫石墨纖維、碳石墨或碳纖維,是一種由非常薄的纖維0.005–0.010毫米直徑的組成主要是碳原子。

碳原子結合在一起的微小晶體,或多或少不結盟平行長軸的纖維。晶體取向使纖維很強的大小。幾千碳纖維纏繞在一起,形成紗線,可單獨使用或織成。

性質的碳纖維等高彈性、拉伸強度高、重量輕、耐高溫、低的熱膨脹使他們很受歡迎,在航天、土木工程、軍事、和賽車運動,與其他體育比賽。然而,他們是相對昂貴的比較類似的纖維如玻璃纖維或塑料纖維。碳纖維通常與其他材料結合形成複合材料。

當結合的塑料樹脂,傷口或模壓形成碳纖維增強塑料(通常稱為碳纖維)這是一個非常高的強度重量,非常嚴格,雖然有點脆的材料。然而,碳纖維也由其他材料,如石墨形成碳碳複合材料,它具有非常高的耐熱性

6樓:匿名使用者

是不是開發了什麼新產品呀?》

碳纖維是什麼材料?

7樓:良爺良爺

碳纖維是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維。

碳纖維耐高溫居所有化纖之首,用腈綸和粘膠纖維做原料,經高溫氧化碳化而成,是製造航天航空等高技術器材的優良材料。

由碳元素組成的一種特種纖維,由於其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向,因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小,因此比強度和比模量高。

8樓:半罐

碳纖維是由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成,含碳量高於90%的無機高效能纖維,是一種力學效能優異的新材料,具有碳材料的固有本性特徵,又兼備紡織纖維的柔軟可加工型,是新一代增強纖維。

【拓展資料】

一、概況

在複合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂複合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的複合材料相繼研製成功,效能不斷得到改進,使其複合材料領域呈現出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維複合材料。

二、結構

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。

碳纖維是由含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝製成的。

碳纖維是一種力學效能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000mpa亦高於鋼。因此cfrp的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000mpa/(g/cm3)以上,而a3鋼的比強度僅為59mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。

三、優勢

高強度(是鋼鐵的5倍)

出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)

出色的抗熱衝擊性

低熱膨脹係數(變形量小)

熱容量小(節能)

比重小(鋼的1/5)

優秀的抗腐蝕與輻射效能

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