碳纖維材料的介紹與應用

碳纖維材料的介紹與應用

碳纖維材料因其既具有碳素材料的固有特性，又具有金屬材料的導電性和導熱性，所以，世界各國都把碳纖維作為是發展航天、航空和軍事尖端技術必不可少的新材料 ，也視為民用工業更新換代的基礎材料，是目前新材料中各國重視的新材料之一。山東安尼麥特儀器有限公司長期致力于新材料的實驗室打樣，小試生產，以及新材料物理性能的檢測，多年來一直保持與國內外新材料科研機構和企業的密切接觸，所以本次主要結合我公司技術人員對碳纖材料的了解，對碳纖維材料的性能以及應用做簡單的介紹，供各位行業內人士參考。

碳纖維材料及其復合材料具有高比強度 、高比模量 、耐高溫、 耐腐蝕 、耐疲勞 、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹系數小等一系 列優性能 。碳纖維比鋁輕(鋁的 密度2．702g／cm³ ，鋼的密度 7．8g／cm³，碳纖維的密 度1．76～1．96g／cm³)，比鋼強(不銹鋼的張力彈性極限為：1Gpa，彈性 模量E=200GPa；碳纖維的張力彈性極限為7Gpa，彈性模 量E=700GPa)，比人的頭發 細 (人發直徑 :20～50um，碳纖維直徑7～8 um)。碳纖維此外還有如下特點：耐高溫 ，可在2000℃使用 ，在3000℃非氧化氣氛中不熔不軟 ；耐酸 ，能耐濃鹽酸 、硫酸 、磷酸溶液的侵蝕 ； 熱膨脹系數小，約等于零 ；熱導率高 ，摩擦系數小 ，導電性好。由于碳纖維不僅具有碳素材料的固有特性，又具有金屬材料的導電性和導熱性，

碳纖維根據原絲種類的不同，可分為聚丙烯腈基(PAN)、 瀝青基和黏膠基三種。 世界上的高性能碳纖維生產能力主要為日本 、美國等國家。我國碳纖維發展從 20世紀70年代中期開始 ，我國最大的 PAN基碳纖 維生產廠在臺灣 ，屬臺灣工程塑料公司所有，生產能力1750t／a；我國大陸地區共有十幾 家大小不一的PAN基碳纖維主要生產廠家 ，2006年國內總需求量3O00t／a，2010年已超過 5000t／a。國內碳纖 維主要應用領域在航空 、航天及國防領域 ，如飛 機 、衛星 、火箭、導彈 、雷達 等 ；民用體育休閑品如高爾夫球桿、漁 具 、網球 拍 、羽毛球拍 、箭桿、自行車 、賽艇等 ，是較為成熟的市場 。新興市場應用有碳纖維基增強工程塑料 、壓力容器、建筑補強、風力發電機葉片、摩擦材 料、 

深海油田的鉆井平臺等。待開發市場有汽車零部件 、碳纖維紙等 。碳纖維復合材料是指兩種或兩種以上的單一材料經復合工藝制成的多組元新材料 ，它們彼 此取長補短 ，相得益彰 ，使其性能更加臻于完善 ，同時賦予新材料特殊的性 能 。

碳纖維復合材料種類較多，大類分為七大類 ： 1.碳纖維增強樹脂（包括熱固性樹脂CFRP和熱塑性樹脂CFRTP）2.碳纖維增強碳基復合材料（C/C復合材料）3.碳纖維增強金屬基復合材料（CFRM）4.碳纖維增強陶瓷基復合材料（CFRC）5.碳纖維增強橡膠基復合材料（CFRR）6.碳纖維增強木材復合材料（CFRW）7.碳纖維紙（碳纖維紙的應用以及成型方法我們在其他文章里面有詳細的介紹）。

山東安尼麥特儀器有限公司技術部

蔣圣國

                                                                      2021.2.1