信息摘要：
碳纖維是高級(jí)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、耐化學(xué)腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點(diǎn)。
碳纖維的特性及應(yīng)用
碳纖維是高級(jí)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、耐化學(xué)腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點(diǎn)，歸納如下：
一、輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高模量
碳纖維的密度是1.6-2.5g/cm3，碳纖維拉伸強(qiáng)度在2.2Gpa以上。因此，具有高的比強(qiáng)度和比模量，它比絕大多數(shù)金屬的比強(qiáng)度高7倍以上，比模量為金屬的5倍以上。由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、運(yùn)動(dòng)器材等。
二、熱膨脹系數(shù)小
絕大多數(shù)碳纖維本身的熱膨脹系數(shù)，室內(nèi)為負(fù)數(shù)（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃時(shí)為零，在小于1000℃時(shí)為1.5×10-6/K。由它制成的復(fù)合材料膨脹系數(shù)自然比較穩(wěn)定，可作為標(biāo)準(zhǔn)衡器具。
三、導(dǎo)熱性好
通常無(wú)機(jī)和有機(jī)材料的導(dǎo)熱性均較差，但碳纖維的導(dǎo)熱性接近于鋼鐵。利用這一優(yōu)點(diǎn)可作為太陽(yáng)能集熱器材料、傳熱均勻的導(dǎo)熱殼體材料。
四、耐化學(xué)腐蝕性好
從碳纖維的成分可以看出，它幾乎是純碳，而碳又是最穩(wěn)定的元素之一。它除對(duì)強(qiáng)氧化酸以外，對(duì)酸、堿和有機(jī)化學(xué)藥品都很穩(wěn)定，可以制成各種各樣的化學(xué)防腐制品。我國(guó)已從事這方面的應(yīng)用研究，隨著今后碳纖維的價(jià)格不斷降低，其應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣。
五、耐磨性好
碳纖維與金屬對(duì)磨時(shí)，很少磨損，用碳纖維來(lái)取代石棉制成高級(jí)的摩檫材料，已作為飛機(jī)和汽車的剎車片材料。
六、耐高溫性能好
碳纖維在400℃以下性能非常穩(wěn)定，甚至在1000℃時(shí)仍無(wú)太大變化。復(fù)合材料耐高溫性能主要取決于基體的耐熱性，樹(shù)脂基復(fù)合材料其長(zhǎng)期耐熱性只達(dá)300℃左右，陶瓷基、碳基和金屬基的復(fù)合材料耐高溫性能可與碳纖維本身匹配。因此碳纖維復(fù)合材料作為耐高溫材料廣泛用于航空航天工業(yè)。
七、突出的阻尼與優(yōu)良的透聲納
利用這二種特點(diǎn)可作為潛艇的結(jié)構(gòu)材料，如潛艇的聲納導(dǎo)流罩等。
八、高X射線透射率
發(fā)揮此特點(diǎn)已經(jīng)在醫(yī)療器材中得到應(yīng)用。
九、疲勞強(qiáng)度高
碳纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，制成的復(fù)合材料，經(jīng)應(yīng)力疲勞數(shù)百萬(wàn)次的循環(huán)試驗(yàn)后，其強(qiáng)度保留率仍有60%，而鋼材為40%，鋁材為30%，而玻璃鋼則只有20%-25%.因此設(shè)計(jì)制品所取的安全系數(shù)，碳纖維復(fù)合材料為最低。
國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)的碳纖維相當(dāng)于日本T300的碳纖維，其拉伸度強(qiáng)度為3632MPa，拉伸模量為226.5GPa，斷裂伸長(zhǎng)率為1.58%，粘膠碳纖維和瀝青基碳纖維正處于研究階段，從品種、規(guī)格和數(shù)量與國(guó)外先進(jìn)水平相比，差距較大。
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