碳纤维复合材料的应用有哪些

Question

如题所述

Answer 1

　　普通碳-石墨制品的脆性，是碳素材料的最大弱点。多年来人们为提高碳素制品的可挠性和机械强度，进行了广
泛深入的研究。从20世纪60年代初期开始发展起来的碳纤维及其复合材料，由于具有很高的比强度、比刚度等优异
特性，在工程应用上越来越受到重视。

　　碳纤维系采用天然纤维或人造纤维在一定条件下经加工和碳化而成。如果用来制造复合材料，则碳纤维还要
经过一系列表面处理。由于聚丙烯腈合成纤维含碳量高，工业上普遍用它作原料。原料丝首先利用一般纺织机械将
纤维丝束整成卷，或拉成无纬布。为了提高碳纤维的强度和弹性模量，常常在碳化之前先经预氧化，预氧化是在预
氧化炉中于210-230℃高温下进行的。预氧化可以加速聚丙烯腈分子形成环链的芳香结构，使分子间牢固地结合在
一起。然后在非氧化性气纸中于1000-1100℃的高温下进行碳化，如果最终希望得到石墨化纤维，则需进一步在
2500-3000℃下经过石墨化处理。

　　碳纤维与普通碳-石墨制品一样，具有优良的耐热和耐腐蚀性能，但导热性却保持了原料纤维的特点，比较低。因此，常将碳纤维织成碳布或碳毡用作感应炉和电阻炉的热屏蔽材料。石墨化的纤维则有较高的导热率，作为发热
元件可以在真空或惰性气体炉内用到2500℃。石墨化纤维编织成石墨纱经聚四氟乙烯浸渍，用于输送腐蚀性介质的
化工泵的城料密封，不仅有良好的密封性，且使用寿命长。

　　碳纤维复合材料有碳纤维/树脂、碳纤维/金属、碳纤维/碳等各种制品，其中以碳纤维增强树脂的复合材料应用最多。玻璃纤维的比强度与碳纤维差不多，但比刚度却低很多。显然，碳纤维/树脂复合材料比玻璃钢有更优越的
性能。目前碳纤维复合材料在航空工业上已得到广泛应用，在汽车工业、原子能工业中亦逐步扩大使用范围。利用这
种材料的高比强度、高比刚度和优异的耐蚀性，用作化工机械的高速回转件如离心机转鼓、泵的叶轮或压力容器等无
疑具有良好的应用前景。

Answer 2

碳纤维复合材料的应用领域：
1. 航空航天，飞机的外壳和内部装备都可以用碳纤维来完成，同等强度，轻于合金，省燃料。
2. 风力发电，发电机的叶片由碳纤维+玻纤制作，电力环保，未来能源的方向之一。
3. 体育市场，高尔夫球杆身、网羽球拍、登山杖、自行车、滑雪板、溜冰鞋、钓竿、潜水气瓶等等高档产品都由碳纤维制作。
4. 汽车配件，外壳、车架、空气动力学配件、座椅、内饰甚至轮毂都可以由碳纤维制作，同样属于高端市场。
5. 建筑加固，碳纤维短切丝可以用于混凝土内，加强加固的作用
6. 流行市场，由于碳纤维可以制作出高档感的外观，在鞋底、袖扣、皮带扣、高档烟酒包装、电子产品外壳等领域也被青睐，但用量少，都为高档产品。
7. 音乐领域，提琴、吉他、笛、等乐器以及音箱由碳纤维制作的效果非常令人惊叹。
8. 其他： 头盔、鼠标垫、眼镜架、三脚架、手表等领域亦有应用。