碳(C)纖維最早發現與1879年,由碳原子(化學式:C) 鏈以完美的方式方法排列組合而成。碳纖維復合材料在復合材料大家族中,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復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使其復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復合材料。擁有極高的強度(strength)和硬度(Hardness),重量極輕。20世紀70年代的時候,每千克碳纖維的價格需要2000美元(USD),20世紀80年代,價格降至每千克100美元,到了2009年,全球產量達到4萬噸,價格只需要25美元。專家預計,到2020年的時候它的使用量將達到14萬噸,越來越受人們歡迎。
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碳(C)纖維本身的使用范圍(fàn wéi)十分有限,在大多數應用中,必須先將其編織(to braid)成布再預浸如樹脂(Resin)。
碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術發達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產品和技術,保持著極其謹慎的態度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發達國家的嚴格控制。碳纖維復合材料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。用這種方式方法排列的碳鏈可以起到加固的作用,類似于鋼條在鋼筋(英文:steel bar)混凝土(Concrete)中起到支撐(sustain)作用。與鋼制成的部件相比,基于碳纖維樹脂的相同產品(Product)重量輕了75%,但硬度(Hardness)卻有3倍之高,強度(strength)10倍之高。戰略(strategy)武器和航天航空是碳纖維最早使用的領域,它的耐熱性能好,能承受2000℃以上的高溫,高速行駛的物體受到強大摩擦力產生高溫,如果沒有很好的耐高溫能力很容易燃燒起來。另外,碳纖維和其他材料(Material)的相容性也很好,能組合起來使用。 碳纖維為什么越來越受歡迎?除了優越的性能,逐漸平民化的價格,還有一個重要的原因,那就是使用范圍廣。除了上面說到的戰略武器和航天航空領域外,它還能用來制造體育用品、醫療衛生器件、建筑材料(Material)、衛浴家具、禮品首飾等。現在人們還在致力于把它用在更多的行業,相信以后它的使用范圍會越來越廣。
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