本文作者:长春加固改造设计公司

碳纤维研究进展(碳纤维增强复合材料的成本趋势)

长春加固改造设计公司 6天前 ( 01-06 08:36 ) 1 抢沙发
碳纤维因其卓越的物理性能,在航空航天、汽车和体育用品等领域得到广泛应用。随着技术的进步,碳纤维的生产成本正在逐渐降低,使得其应用更加广泛。尽管成本下降,碳纤维增强复合材料(CFRP)的价格仍然高于许多其他类型的材料。尽管如此,随着生产规模的扩大和技术的改进,预计未来几年内,CFRP的成本将继续下降。
碳纤维研究进展(碳纤维增强复合材料的成本趋势) 建筑施工图设计 第1张

碳纤维研究进展

碳纤维增强复合材料(CFRP)的特性

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点,广泛应用于结构材料及耐高温抗烧蚀材料领域。CFRP的密度仅为钢材的1/5,钛合金的1/3,使其比强度(强度/密度)是高强度钢、超硬铝、钛合金的4倍左右,玻璃钢的2倍左右;比模量(模量/密度)是它们的3倍以上。此外,CFRP还表现出良好的耐疲劳特性、热膨胀系数小、耐磨擦、抗磨损、耐蚀性、耐水性和导电性等优点。

碳纤维的力学性能

碳纤维增强树脂基复合材料是以聚合物为基体(连续相),纤维为增强材料(分散相)组成的复合材料。纤维材料的强度和模量一般比基体材料高得多,使它成为主要的承载体。在应力作用下,使纤维的应变与基体树脂的应变归于相等,但由于基体树脂的弹性模量比纤维小得多,且易塑性屈服,因而当纤维和基体处在相同应变时,纤维中的应力要比基体中的应力大得多,致使一些有裂口的纤维先断头,然而由于断头部分受到粘着它的基体的塑性流动的阻碍,断纤维在稍离断头的未断部分仍然与其周围未断纤维一样承担相同的负荷。这种复合增强的另一原因是基体抑制裂纹的效应,柔软基体依靠切变作用使裂纹不沿垂直方向发展而发生偏斜,导致断裂能有很大一部分用于抵抗基体对纤维的粘着力,从而使银纹在CFRP整个体积内得到一致,而使抵抗裂纹产生、生长、断裂以及裂纹传播的能力都大为提高。因此,CFRP的力学性能得到很大的改善和提高。

碳纤维的表面改性

碳纤维(CF)具有低密度、耐磨损、高比强度和高比模量等优异性质,但其表面活性基团含量少、化学惰性严重,导致纤维与树脂基体粘接效果差而形成孔隙。因此,对CF表面进行改性处理,提高CF表面活性,增强CF与树脂基体的粘接,提高复合材料的界面性能,成为制备性能优异的复合材料的关键环节。目前使用的改性处理方法有等离子体处理、接枝改性处理、氧化法处理、电化学法改性处理、上浆处理等。通过这些改性处理,可以提高复合材料的界面性能和力学性能。

碳纤维的应用领域

碳纤维材料因其优异的物化性能及质轻的特点,被称为“新材料之王”。进入21世纪,碳纤维及其复合材料成为研究热点。碳纤维材料的性能研究显示,其在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。此外,活性碳纤维具有比表面积大、孔结构丰富、容量大等结构特点,具有较好的吸附性、催化性和电学性能。

总结

综上所述,碳纤维的研究进展主要集中在提高其复合材料的力学性能和界面性能上,同时也在不断探索其在各个领域的应用潜力。随着技术的不断发展,碳纤维及其复合材料将在更多领域发挥作用。

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