文體休閑器材隨著材料(Material)科學(xué)的進步愈來愈輕,性能愈來愈優(yōu)異,特別是競賽器材輔助運動員取得佳績。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)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(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)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(fā)達國家的嚴(yán)格控制。碳纖維復(fù)合材料在復(fù)合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關(guān)注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復(fù)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(fù)合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使其復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)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(fù)合材料。碳纖維復(fù)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(dǎo)電、導(dǎo)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(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。碳(C)纖維增強環(huán)氧(Oxygen)樹脂(Resin)具有良好的比強度(strength)和比模最,但因制造工藝復(fù)雜,至今還未批量生產(chǎn)(Produce),價格十分昂貴,應(yīng)用受到限制(limit)。
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高強型碳(C)纖維和高模型碳纖維增強環(huán)氧(Oxygen)樹脂(Resin)復(fù)合材料(Material)的比強度(strength)、比模量相當(dāng)好,且已大批量生產(chǎn)(Produce),是制造文體休閑器材的主要材料。世界碳纖維總產(chǎn)童的1/3左右用來制造文體休閑器材,制造文體休閑器材多用通用級碳纖維T300,斷裂(fracture)伸長率較小,制品的韌性(toughness)較差,如果與伸長率較大的玻瑞纖維或芳綸纖維混合增強,即可改善韌性,又可降低(reduce)生產(chǎn)(Produce)成本。玻璃材質(zhì)纖維(Glass Fiber)的優(yōu)點是斷裂伸長率大,致命弱點是拉伸模量低,它與碳纖維混雜增強,取長補短,相得益彰,使其性能更臻(zhēn)于完善。 文體休閑器材有相當(dāng)大的一部分使用碳纖維復(fù)合材料或混雜復(fù)合材料來制造。俄羅斯著名撐竿運動員伊辛巴耶娃屢打破世界紀(jì)錄,所用的撐竿是碳纖維與玻璃纖維制造的復(fù)合材料撐竿。該撐竿由三層復(fù)合而成,外層為強度特別高的碳纖維,賦予(entrust to)撐竿具有高的強度和柔韌性,中間為纖維的帶狀織物,可能(maybe)是纏繞而成,內(nèi)層是帶狀的玻璃纖維,以防撐竿在受力狀態(tài)下斷裂或扭結(jié)。 當(dāng)起跳時,撐竿受到?jīng)_擊力而產(chǎn)生大幅度變形,可將接受動能迅速轉(zhuǎn)化為勢能,儲藏起來;當(dāng)撐竿恢復(fù)到原來形狀時,儲藏的形變勢能又以彈力勢能作用于運動員,將人體 ;彈 ;起。同時,撐竿受力后可以迅速折疊,竿繞插頭向前轉(zhuǎn)動的半徑減小,加大了振動角速度,使撐竿迅速豎直,使運動員借以完成撐竿跳高。所以,撐竿跳高是動能與勢能的轉(zhuǎn)換過程(guò chéng),復(fù)合材料撐竿提供高轉(zhuǎn)化率,創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。延伸閱讀:碳纖維在樂器中的應(yīng)用
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