本篇文章給大家談談碳纖維研究，以及碳纖維研究生對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，碳纖維管加工與應用研究，2、，什么是碳纖維？，3、，碳纖維是什么，4、，碳纖維特性？，5、，碳纖維研究進展及發展現狀，6、，碳纖維是誰在什么時候發明的？
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碳纖維管加工與應用研究
摘要：本文對碳纖維管材的性能、加工方法和應用進行了全面的介紹，說明碳纖維管材在民用和軍用領域的重要意義，有助于相關行業對本類產品做進一步的了解，推進碳纖維管材在更大范圍內得到應用。
關鍵詞：碳纖維管材 制作方法 應用
1.概述
碳纖維管又稱碳素纖維管，也稱碳管、碳纖管，這種材料是用碳纖維復合材料預浸入苯乙稀基聚脂樹脂經加熱固化拉擠纏繞做成的，碳纖維具有高強度、低密度、壽命長等特性，簡單的說，比鋁輕，比鋼硬，是良好的民用、軍用材料。近年來，我國在碳纖維方面的研究和利用也在突飛猛進地發展，碳纖維管作為應用最早、最廣泛的碳纖維制品已被許多行業所接受，這些行業在積極主動使用碳纖維管作為原有金屬制品的替代品，以期獲得產品質量的提升。本文就針對碳纖維管的優勢、加工方法及應用做一個綜合性的論述。
2.碳纖維管材的優點
2.1重量輕、強度高。
碳纖維管材密度小、重量輕，其比重僅是鋼材的四分之一，但是其抗拉強度很高，可達到3000MPa以上，是鋼材的6-12倍，是塑料制品的幾十倍。碳纖維管材輕質高強的特性，使其在運輸和施工安裝都具有顯著的優勢。
2.2耐腐蝕、抗老化，使用壽命長。
碳纖維材料能耐酸、堿、鹽、部分有機溶劑及其它腐蝕性侵蝕，在防腐蝕領域有其它金屬無法比擬的優越性，除此之外，其還有較好的耐水性和抗老化性，因此無論在腐蝕性的環境、惡劣的氣候還是潮濕的環境中，碳纖維管材的使用壽命都可達到25年以上。
2.3表面光滑美觀，可設計性強。
碳纖維管材是采用碳纖維復合材料預浸入苯乙稀基聚脂樹脂經加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制作過程中，可以通過不同的模具生產出各種型材，如：不同規格的碳纖維圓管，不同規格的方管，不同規格的片材，以及其它不規則異型材，具有一定的設計性。經過打磨噴漆，其表面顯得光滑美觀，在制作過程中也可以包3K進行表面包裝美化。
3.碳纖維管材的規格
碳纖維管材的型號規格多樣，按成型工藝不同可以分為拉擠管和纏繞管；按紋路不同可以分為平紋、斜紋和純黑；按表面處理不同可分為亮光、啞光；按形狀不同可以分方管、圓管和異形管，其中異型管包括橢圓管、工字管、半圓型管等。一般的碳纖維管材的直徑有10mm-800mm，長度最長可達10m。拉擠空心管1-25mm，壁厚0.5-5mm，拉擠實心管（棒）直徑0.5-30mm，編制空心管直徑1.0-70mm，壁厚0.5-5mm。
4.碳纖維管材的制作方法
4.1內芯模具的制作。
內芯模具要根據客戶對管材規格的要求進行制作，因為纖維纏繞時受到壓緊力，要求其集合形狀基本保持不變，因而在芯模原材料的選擇上，最好選擇具有良好剛性的金屬材料，如鋼和硬鋁，鋼的密度比硬鋁大，其硬度也比硬鋁大，但鋼的熱膨脹系數不及硬鋁。而高性能碳管制品是在高溫下進行固化的，如果采用硬鋁芯模，可通過硬鋁熱膨脹產生的固化內壓，提高碳管的密度和力學性能。所以在高性能碳管的纏繞工藝中，芯模宜選用金屬材料，而硬鋁則是首選材料。
芯模的封頭設計盡量使用扁橢球式，這種形狀可以保持筒身部分纏繞均勻，無堆積現象，防止出現“滑移“和“架空“現象。芯模的筒身部分可以制成等直徑，但是如果制品長度很長，同時考慮到機床的加工精度以及脫模等條件的限制，等直徑的筒身部分在應用中也許會存在困難，但是如果采取帶錐度的芯模就可以解決這個問題，實驗證明，1:1500-3500的錐度加工芯模筒身比較適宜。對較長的制品，制作芯模時可考慮分段對接芯模，以確保制品尺寸穩定。
通常在纏繞之前要在芯膜表面涂刷脫模劑，以便于之后的脫模，但是對于高性能碳管，有機類脫模劑在固化過程中易滲入樹脂中，造成制品缺陷，影響制品性能。如果在芯模表面涂覆一層含氟的脫模劑，就可以消除這種缺陷。
4.2根據規格要求，設計纖維層疊方式。
首先確定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的層數，然后按照0°、45°、90°、-45°的順序疊層，然后模壓成型。
4.3將纖維層卷到內芯模具， opp卷制包裹。
4.3.1碳纖維管的加工成型方法主要涉及以下三種：纏繞成型法，將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用于制作圓柱體和空心器皿；擠拉成型法，先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然后在爐子里固化成型，這種方法簡單，適用于制備棒狀、管狀零件等；真空袋熱壓法，在模具上疊層，并覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，并在熱壓罐中固化。
4.3.2在碳纖維管的實際加工過程中，最基本的加工成型方法是纏繞法，這種方法易于實現機械化、自動化，比起其他方法，具有勞動條件好、勞動強度低、產品質量穩定、生產成本低等特點，所以應用十分廣泛。具體方式又稱為濕法纏繞，即將浸膠后的碳纖維集束，在一定張力控制下直接纏繞在芯膜上的工藝方法。其原理是采用卷管機上的熱輥使預浸料軟化，熔化預浸料上面的樹脂膠粘劑。在一定張力下，在輥的旋轉操作過程中，利用輥和心軸之間的摩擦，將預浸料連續卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通過冷輥冷卻定型。根據成型工藝中預浸料的上料方法，可分為手動上料法和連續機械方法。纏繞線型的方法是保證碳纖維纏繞產品質量的重要前提，管道的使用情況不同，纏繞線型也不同，具體線型有環向纏繞、縱向平面纏繞和螺旋纏繞三種。
4.3.3纏繞成型法的基本操作過程是：首先，清理輥筒，然后熱輥加熱到設定溫度，調整預浸料張力。在輥筒上不施加壓力，將引布先在涂有脫模劑的管芯上包繞一圈，然后放下壓輥，將引頭布在熱輥，同時將預浸料拉出來，貼在加熱部分頭布，與引頭布相搭接。引頭布的長度約為800-1200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度，一般為150-250mm。
在卷制厚壁管時，在正常運行時，將芯模的旋轉速度適當加快，靠近壁厚度設計放慢速度，以達到設計厚度，切斷膠布。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續使芯模旋轉1-2圈。最后提升壓輥，測量管坯外徑，合格后，從卷管機上取出，送入固化爐中固化成型。
4.4烘烤硬化，去OPP，脫芯。
將定型好的卷料從卷繞機取出，在固化爐中固化。管材固化后，去除芯模型，即可以得到復合材料纏繞管材，這個過程也叫固化脫模。在脫模過程中，車加工或鉗工去除封頭，再脫下制品，這有可能損及芯模表面，影響芯模的反復使用，可以利用耐高溫膠粘劑補平或者焊接再磨削到位。
4.5 兩端切去不光滑平整的部分，經過多道工序進行打磨、拋光。
初步完成的碳纖維管還需要進一步加工，首先根據成品的規格，將半成品的兩端多余部分去除，形成統一整齊的切面，然后經過專業打磨機和人工手工打磨、拋光，才能形成光滑而有光澤的表面。
5.碳纖維管的連接方法：
碳纖維管的連接方式有以下幾種：
最常用的是用環氧樹脂來連接，連接成功后如果管子里面一般會有殘留的樹脂，可以用丙酮清洗干凈。
其次，利用碳纖維管自身的結構來連接也比較常見。用碳鈦復合接頭在碳纖維管成型的過程中進行復合連接，不過，在連接的時候必須要考慮好受力的方式和連接件的結構。
另外，還可以用鉆孔連接，只不過碳纖維管的強度大，硬度高，鉆孔很不容易，不小心就會導致管子裂開，所以對操作水平有較高的要求。
碳纖維管也可以用粘膠的方式連接，相對比較簡單，要是使用機械方式就很困難，因為碳纖維產品本身的強度和硬度，很難找到比它性能好的加工工具，即便有也非常昂貴，而且磨損比較快。
6.碳纖維管的應用
碳纖維管材的應用范圍非常廣泛，其輕而強的力學特性和耐疲勞性，使其適用于航空、航天、建筑、機械設備、軍工、體育休閑等結構材料；其耐腐蝕、耐熱、垂直度好（±0.2mm）、機械強度高的特性，使產品適用于線路板印刷設備的傳動軸及醫療器械等；其強度高、抗老化，防紫外線、機械性能好的特性，適用于帳蓬、建筑建材、蚊帳、球袋、箱包、窗簾、廣告展架、雨傘、風帆、健身器材、箭桿、球桿、高爾夫練習網、旗桿開關插銷、水上運動器具等。碳纖維套管的保護線材、阻燃、增加線材強度等特性，近年來也頗受智能化領域的青睞。
7.碳纖維管的選擇
用于碳纖維管生產方面的碳纖維含量多少，直接決定其力學性能表現和價值。在選擇碳纖維管的時候，除了要關注碳纖維管中的碳纖維含量，也要重視用于生產碳纖維管的復合材料成分，不同的添加成分對產品的性能有不同的影響。但是最關鍵的一點，因為碳纖維復合材料屬于高新材料，整個行業特別是民用這一領域起步比國外要落后二三十年，國內無論是碳纖維生產商還是加工制造廠家都數量有限，隨著這個行業的興起，很多小作坊式的加工商也躋身行列，造成了技術水平層次不齊，產品質量缺乏保證等問題。因而，在碳纖維管材的選擇和訂制方面，本文綜合行業調查數據，羅列出該類型產品有一定影響力和品牌信譽的生產廠家，以供咨鑒。
7.1無錫威盛新材料科技有限公司（簡稱：威盛新材），是一家研發、制造碳纖維零部件的專業制造商，該公司擁有4000多平方的生產車間，配備大型熱壓機、熱壓罐、液壓成型臺、CNC高速銑床等多種設備，采用臺灣及日本等國際一流品牌原材料，產品通過美國UL、SGS以及ISO9001:2008等相關認證，產品常年出口歐美等國家。
7.2略
7.3略
8.碳纖維管的使用注意事項
碳纖維管雖然具有質輕、堅實、抗拉、強度高等突出優勢，但是在具體應用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型，難于更改尺寸，因而無法適應多尺寸多款式的訂單，現在的加工廠家還是依靠大批量訂做式訂單。在使用中，很多消費者發現碳纖維產品放置在陽光下會逐漸變白，因此碳纖維管材最好不要放置在陽光下，盡量貯藏在避光處。除此之外，因為碳纖維管具有一定的導電性能，因此使用時必須特別注意防電，禁止使用在需要絕緣的設備上。
9.結語
碳纖維管材憑借其優良的性能在多個行業擁有廣泛的應用前景，但是這種優良性能依靠的是有可靠保證的的原材料以及精湛的加工工藝，不是所有貼上“碳纖維”三個字的產品都能帶來所期望的質量。所有正在或者準備使用碳纖維管材的廠家都需要具備相關的基礎知識，才能對碳纖維管材進行有效甄別，為自身的產品帶來質的飛躍。
參考文獻
【1】《高性能碳纖維管纏繞芯模設計應用的幾點體會》，王建華、居建國、甄華生，《全國復合材料學術會議》，1998年。
【2】《碳纖維復合材料數控加工研究》，龔清洪、林勇、夏雪梅、楚王偉，《機械設計與制造》，2008.12。
【3】《碳纖維復合材料的孔加工》，張萬軍、劉永奇、錢秀松，《纖維復合材料》，2005.3
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什么是碳纖維？用在哪些方面？
碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。\x0d\x0a碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。\x0d\x0a碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。\x0d\x0a\x0d\x0a應用領域\x0d\x0a碳纖維是發展國防軍工與國民經濟的重要戰略物資，屬于技術密集型的關鍵材料，隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學術研究，使用碳纖維制作發熱材料的技術和產品也逐漸普及。在當今世界高速工業化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化。中國已經有使用長纖作為高性能纖維的一種，在要求高溫，物理穩定性高的場合，碳纖維復合材料具備不可替代的優勢。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，正是由于兼具優異性能，碳纖維在國防和民用領域均有廣泛的應用前景。\x0d\x0a碳纖維碳材料已在軍事及民用工業的各個領域取得廣泛應用。從航天、航空、 汽車、 電子、 機械、化工、輕紡等民用工業到運動器材和休閑用品等。碳纖維增強的復合材料可以應用于飛機制造等軍工領域、風力發電葉片等工業領域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。球棒等體育領域。碳纖維是典型的高科技領域中的新型工業材料。\x0d\x0a\x0d\x0a復合材料\x0d\x0a碳纖維在傳統使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維已成為先進復合材料最重要的增強材料。由于碳纖維復合材料具有輕而強、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結構尺寸穩定性好以及設計性好、可大面積整體成型等特點，已在航空航天、國防軍工和民用工業的各個領域得到廣泛應用。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其碳纖維研究他材料。高性能碳纖維是制造先進復合材料最重要的增強材料。\x0d\x0a\x0d\x0a土木建筑\x0d\x0a土木建筑領域碳纖維研究：碳纖維也應用在工業與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結構等的加固補強， 在鐵路建筑中，大型的頂部系統和隔音墻在未來會有很好的應用，這些也將是碳纖維很有前景的應用方面。具有密度小， 強度高， 耐久性好， 抗腐蝕能力強， 可耐酸、堿等化學品腐蝕， 柔韌性佳， 應變能力強的特點。用碳纖維管制作的桁梁構架屋頂， 比鋼材輕50%左右， 使大型結構物達到了實用化的水平， 而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外， 碳纖維做補強混凝土結構時， 不需要增加螺栓和鉚釘固定， 對原混凝土結構擾動較小， 施工工藝簡便。\x0d\x0a\x0d\x0a航空航天\x0d\x0a碳纖維是火箭、衛星、導彈、戰斗機和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰略基礎材料。將碳纖維復合材料應用在戰略導彈的彈體和發動機殼體上，可大大減輕重量，提高導彈的射程和突擊能力，如美國80年代研制的洲際導彈三級殼體全都采用碳纖維和環氧樹脂復合材料。碳纖維復合材料在新一代戰斗機上也開始得到大量使用，如美國第四代戰斗機F22采用了約為24%的碳纖維復合材料，從而使該戰斗機具有超高音速巡航、超視距作戰、高機動性和隱身等特性。美國波音推出新一代高速寬體客機的音速巡洋艦，約60%的結構部件都將采用強化碳纖維塑料復合材料制成，其中包括機翼。中國自行研制的碳纖維復合材料剎車預制件性能達到國際水平。采用這一預制件技術所制備的的國產碳和碳剎車盤已批量裝備于國防重點型號的軍用飛機，并在B757型民航飛機上使用，在其它機型上的使用也在實驗考核中，并將向坦克、高速列車、高級轎車、賽車等推廣使用。碳纖維比鋁輕但強度相似。碳纖維在艦艇上也有重要的應用價值，可減輕艦艇的結構重量，增加艦艇有效載荷，從而提高運送作戰物資的能力，碳纖維不存在腐蝕生銹的問題。由于使用碳纖維材料可以大幅降低結構重量，因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復合材料制造的飛機以及衛星、火箭等宇宙飛行器，噪音小，而且因質量小而動力消耗少，可節約大量燃料。據報道，航天飛行器的質量每減少1kg，就可使運載火箭減輕500千克。\x0d\x0a碳纖維還是讓大型民用飛機、汽車、高速列車等現代交通工具實現“輕量化“的完美材料。航空應用中對碳纖維的需求正在不斷增多，新一代大型民用客機空客A380和波音787使用了約為50%的碳纖維復合材料。波音777飛機利用碳纖維做結構材料，包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁稱為重要結構材料，所以對其質量要求極其苛刻。波音787的機身也采用碳纖維，這使飛機飛得更快，油耗更低，同時能增加客艙濕度，讓乘客更舒適?？湛鸵苍?strong>碳纖維研究他們的飛機上使用了大量的碳纖維，碳纖維將被大量應用在新型客機A380上。這使飛機機體的結構重量減輕了20%，比同類飛機可節省20%的燃油，從而大幅降低了運行成本、減少二氧化碳排放。\x0d\x0a\x0d\x0a汽車材料\x0d\x0a碳纖維材料也成為汽車制造商青睞的材料，\x0d\x0a\x0d\x0a在汽車內外裝飾中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料，最大的優點是質量輕、強度大，重量僅相當于鋼材的20%到30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化，取得突破性進展，并帶來節省能源的社會效益。業界認為，碳纖維在汽車制造領域的使用量會變大。\x0d\x0a中科院研發的一輛碳纖維小汽車主要在外殼上：在普通材質的汽車引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會有凹陷，而這輛車的車殼卻非常堅固，用力敲擊車蓋后會迅猛反彈，表面絲毫未損。研究人員表示采用碳纖維復合材料做的汽車，比起普通用鋼材制造的汽車的最大特點是輕和快。碳纖維汽車拋棄了傳統的鋼結構，大量采用碳纖維材料制成，比普通鋼材的汽車重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車每小時可以多開50公里。\x0d\x0a碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來像塑料，但實際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強，特別是用碳纖維做成的方向盤，機械強度和抗沖性更高。在復合材料的配合下，碳纖維汽車成了家用車中的裝甲車。這種碳纖維材料已經在高速列車的裙擺上應用。\x0d\x0a\x0d\x0a纖維加固\x0d\x0a碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家。中國的這項技術起步很晚，但隨著中國經濟建設和交通事業的飛速發展，現有建筑中有相當一部分由于當時設計荷載標準低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當前規范使用的需求，亟需進行維修、加固。常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補結構技術是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結構加固技術。\x0d\x0a中國從1997年開始從國外引進碳纖維復合材料加固混凝土結構技術研究。成為了研究和工程應用的熱點。國內已有數十個高校和科研院所開展了此項研究工作，并取得了一批接近國際先進水平的研究成果。由于中國具有世界上最為巨大的土木建筑市場，碳纖維加固建筑結構的應用將呈現不斷增長的的趨勢。\x0d\x0a\x0d\x0a體育用品\x0d\x0a碳纖維在運用在運動休閑領域中，像球桿、釣魚竿、網球拍羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運動用品都是碳纖維的主要用戶之一。碳纖維運用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品也可以看到碳纖維的身影。\x0d\x0a體育應用中的三項重要應用為球棒和球拍框架。據估計每年的球棒的產量為3400萬副。全世界40%的碳纖維球棒都是由碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚桿的產量約為每年2000萬副。網球拍框架的市場容量約為每年600萬副，其它的體育項目應用還包括冰球棍、滑雪杖等。碳纖維還應用在劃船、賽艇等其它海洋運動中。
碳纖維是什么
問題一碳纖維研究：碳纖維是什么? 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電碳纖維研究，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。碳纖維是不是由碳抽成的纖維呢？回答是否定的。目前，人們的技術還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱碳化而成。目前世界上產生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的碳化制得的。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好?？梢韵逻@樣結論碳纖維研究：碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經氧化、炭化等過程制得的含碳量為90%以上的纖維。
問題二：什么是碳纖維？碳纖維是什么意思？ 碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。
問題三：碳纖維是什么 碳纖維--是由有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青)采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學性能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能, 不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
碳纖維研制和應用可以追溯到1850年的碳素燈絲,此后的研究應用一直處于停滯狀態,到上世紀五十年代隨著工業技術的發展和軍事工業的要求,碳纖維的研制和生產,相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業生產工藝,使碳纖維應用才進入到一個新階段。首先是在航空航天等軍事領域的應用,逐步擴展到高級民用工業,而真正用于建筑工程結構加固也就只有近十多來年的歷史。
碳纖維和石墨纖維一般統稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素制取碳纖維,理論上任何有機纖維經碳化后均可制成碳纖維,實際上目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利于加強與樹脂膠的結合。
過去制約碳纖維加固技術應用的因素之一是原絲和成品的價格,剛研制成功時每公斤的碳纖維原絲價在1000美元以上,當前已降至30美元以下;碳纖原絲產量最高的國家仍是日本和美國,而以碳纖布商品進入中國大陸市場的則有日本、法國、瑞士和臺灣等地的產品,用進口原絲加工編織的國產碳纖布亦開始進入市場,市場競爭日趨激烈,價格正在逐漸下降。
應用:碳纖維成品在土木工程中應用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用范圍,而當前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.167mm;碳纖維復合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經過樹脂浸漬固化而成,主要用于梁、板的加固,用纖維板加固的結構,外形規整,施工簡便,但原材單價較高,國內使用尚不普及。
高性能碳纖維布的最主要指標仍是其強度、彈性模量和斷裂伸長.一般抗拉強度都在3500 Mpa 以上,彈模在230000 Mpa 以上, 伸長率在1.4%以上,結構加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能,廣泛用于鋼筋混凝土結構的梁、板、柱和構架的節點加固,也很適合用于古建筑物或砌體結構的維修加固,恢復和提高結構的承載能力和抗裂性能,國內外成功的應用實例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺灣大地震后之后,碳纖維作為耐震補強材料和技術的地位得到了進一步的發展和確定。
近年來在國內不少高等院校、科研部門、和各大設計院參與到對碳纖維的應用和研究,目前國家還沒有頒布正式的設計和施工規范,在建設部確定的研究項目中,已包括有“纖維增強復合材料(FRP)用于城......
問題四：碳纖維是什么材料？ 碳纖維屬于高分子材料，是目前材料領域強度最高的一種材料，強度達4900MPa以上，是普通鋼強度的10倍以上，同時具有良好的導電、耐酸堿、耐高溫、X射線透過率等諸多優良特性的材料。
問題五：碳纖維是什么材料 碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維
無機非金屬材料
問題六：什么是碳纖維 碳纖維材料又被稱為碳纖維原料。碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層復合而成的材料。因為它又輕又堅硬，所以它的用途很廣泛。物理結構與化學特性是前面為直徑6微米的碳纖維與后面人類頭發的比較每一根碳纖維由數千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5至8微米；在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，是由一層層以六角型排列的碳原子所構成；一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。導熱能力高但傳電能力低，碳纖維的比熱容量亦比銅低；當加熱的時候，碳纖維會變厚而短；雖然碳纖維的天然顏色是黑色，但可以把它染上不同的顏色
問題七：碳纖維是什么? 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。碳纖維是不是由碳抽成的纖維呢？回答是否定的。目前，人們的技術還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強下強熱碳化而成。目前世界上產生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的碳化制得的。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好?？梢韵逻@樣結論：碳纖維由聚丙烯腈纖維、瀝青纖維或粘膠維等經氧化、炭化等過程制得的含碳量為90%以上的纖維。
問題八：什么是碳纖維？碳纖維是什么意思？ 碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。
問題九：碳纖維是什么 碳纖維--是由有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青)采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結果是除碳以外的所有元素都予以去除。 碳纖維還是一種力學性能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能, 不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
碳纖維研制和應用可以追溯到1850年的碳素燈絲,此后的研究應用一直處于停滯狀態,到上世紀五十年代隨著工業技術的發展和軍事工業的要求,碳纖維的研制和生產,相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業生產工藝,使碳纖維應用才進入到一個新階段。首先是在航空航天等軍事領域的應用,逐步擴展到高級民用工業,而真正用于建筑工程結構加固也就只有近十多來年的歷史。
碳纖維和石墨纖維一般統稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素制取碳纖維,理論上任何有機纖維經碳化后均可制成碳纖維,實際上目前具有工業意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國生產碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經過高溫碳化等特殊工藝加工成極細的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利于加強與樹脂膠的結合。
過去制約碳纖維加固技術應用的因素之一是原絲和成品的價格,剛研制成功時每公斤的碳纖維原絲價在1000美元以上,當前已降至30美元以下;碳纖原絲產量最高的國家仍是日本和美國,而以碳纖布商品進入中國大陸市場的則有日本、法國、瑞士和臺灣等地的產品,用進口原絲加工編織的國產碳纖布亦開始進入市場,市場競爭日趨激烈,價格正在逐漸下降。
應用:碳纖維成品在土木工程中應用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等,各有不同的使用范圍,而當前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片),碳纖維布常用的規格是200g/m2和300g/m2,厚度分別是0.111mm和0.167mm;碳纖維復合板厚度一般為1.2~1.4mm,由3~4層碳纖布經過樹脂浸漬固化而成,主要用于梁、板的加固,用纖維板加固的結構,外形規整,施工簡便,但原材單價較高,國內使用尚不普及。
高性能碳纖維布的最主要指標仍是其強度、彈性模量和斷裂伸長.一般抗拉強度都在3500 Mpa 以上,彈模在230000 Mpa 以上, 伸長率在1.4%以上,結構加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能,廣泛用于鋼筋混凝土結構的梁、板、柱和構架的節點加固,也很適合用于古建筑物或砌體結構的維修加固,恢復和提高結構的承載能力和抗裂性能,國內外成功的應用實例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺灣大地震后之后,碳纖維作為耐震補強材料和技術的地位得到了進一步的發展和確定。
近年來在國內不少高等院校、科研部門、和各大設計院參與到對碳纖維的應用和研究,目前國家還沒有頒布正式的設計和施工規范,在建設部確定的研究項目中,已包括有“纖維增強復合材料(FRP)用于城......
問題十：碳纖維是什么材料？ 碳纖維屬于高分子材料，是目前材料領域強度最高的一種材料，強度達4900MPa以上，是普通鋼強度的10倍以上，同時具有良好的導電、耐酸堿、耐高溫、X射線透過率等諸多優良特性的材料。
碳纖維特性？
碳纖維的特點：
碳纖維是含炭量在90%以上的高強度高模量纖維。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術器材的優良材料。
具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。
碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。
擴展資料：
碳纖維用途：
碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。
碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。
隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。
參考資料來源：百度百科——碳纖維
參考資料來源：百度百科——碳纖維復合材料
碳纖維研究進展及發展現狀
全球碳纖維分領域需求上升
碳纖維復合材料具有質量輕，強度高的特性，活躍在各種各樣的用途上。包括用于追求輕且易用的高性能體育用品、追求在宇宙飛行用的輕量且高性能材料的航空航天飛行器，以及壓力容器、汽車、風車、船舶、土木建筑等各種各樣的一般產業用途。根據賽奧碳纖維技術統計，2018年全球碳纖維運用細分領域中風電葉片葉片和航天國防領域最多，分別達到22000噸、21000噸。而增長最為顯著的是汽車零部件領域，2013-2018年需求復合增長率達到33%。
從全球市場看，2018年全球市場碳纖維需求為9.26萬噸，預計在2020年全球需求將達到11.21萬噸。
就需求結構而言，碳纖維材料總量一半以上應用在工業領域，風電葉片領域應用占比24%，航空航天領域應用占比23%，體育休閑領域占比15%，汽車工業領域占比12%，四者總計占比74%。其中，體育休閑用品所消耗的碳纖維呈逐年下降之勢。
從產能的角度來看，全球碳纖維市場基本被日本和美國企業壟斷。2018年世界碳纖維產能為15.5萬噸。從地區來看，美國生產3.73萬噸占24%，日本生產2.91萬噸，占比19%，中國生產碳纖維2.68萬噸，占比19%。
但是從企業來看，日本企業在全球小束絲碳纖維市場份額占到約58%，其中日本東麗占比27%、日本東邦占比18%、日本三菱占比13%;全球大束絲碳纖維市場集中度更高，基本被日本Zoltek和德國SGL兩家控制(注：Zoltek2013年被東麗收購)，Zoltek全球占比49%，德國SGL全球占33%。
中國碳纖維處于產能擴張階段
從整體供需狀況上看，目前世界上碳纖維的主要消費地區仍然集中在美國、歐洲和日本。根據賽奧碳纖維技術統計，中國碳纖維需求量一直維持穩步上升趨勢，2018年國內碳纖維市場需求為3.1萬噸，同比增長32%，預計未來年復合增長率為12%，在2020年國內市場需求將達到3.89萬噸。
目前國內T300級碳纖維性能達到國際水平，主要運用于航空航天及體育休閑等領域;T700級碳纖維已建成千萬噸級生產線，低成本干噴濕紡T700級碳纖維已經實現規?；a;中國首條千噸級T800原絲生產線由中復神鷹生產線2016年投產;但T800級以上的碳纖維國內企業還處于小規模試驗，技術相對東麗還是存在較大差距。中國在T800級別以上的碳纖維生產中都還是處于小批量試驗生產階段，而國外的東麗公司已經實現了比較成熟的高模產品。中國碳纖維公司產能前三名是：中復神鷹、江蘇恒神以及精密集團。
——以上數據來源于前瞻產業研究院《中國碳纖維行業深度調研與投資戰略規劃分析報告》。
碳纖維是誰在什么時候發明的？
碳纖維是1860年碳纖維研究，由英國人在制作電燈燈絲時發明的。
碳纖維材料是一種既有碳材料性質碳纖維研究，又兼具紡織纖維柔軟和可加工性的新一代高性能增強纖維碳纖維研究，被業界譽為“黑色黃金”。
據中國軍網報道碳纖維研究，碳纖維的起源最早可追溯至1860年碳纖維研究，它是由英國人在制作電燈燈絲時發明的。這種材料呈黑色、質堅硬，雖然它比頭發絲還細幾倍，但其強度比鋼大、密度比鋁小，比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼耐高溫。在對其經特殊復合成型工藝加工后，可得到性能優異的碳纖維復合材料。碳纖維被廣泛應用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等領域，是國防軍工和民用生產生活的重要材料。
不過，由于碳纖維材料具有強度高、超輕、耐高溫高壓等特點，這導致碳纖維的回收再利用非常困難。但上海交通大學化學化工學院王新靈教授研究團隊經過5年艱苦的技術攻關，開發了國內第一項擁有完全自主知識產權的、規?；男滦土呀饣厥占夹g和裝備。據央廣網介紹，這套技術對碳纖維復合材料廢棄物的年處理能力超過200噸，與國際先進技術相比，這一技術既免除了廢棄物切割、粉碎的工序，還保持了再生碳纖維的足夠長度、提高了碳纖維再利用的價值。相信，隨著碳纖維生產成本的下降，處理手段的逐漸完善，這種材料會逐漸成為我們日常生活中必不可少的原材料。
碳纖維研究的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內容，更多關于碳纖維研究生、碳纖維研究的信息別忘了在本站進行查找喔。
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