以碳纖維為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍工建筑、汽車等領(lǐng)域。其具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕導(dǎo)電等一系列的優(yōu)異性能。
碳纖維是由碳元素組成的一種特殊纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。比鋁還輕,強(qiáng)度是鐵的20倍。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比,碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小燈特點(diǎn),可稱為新材料之王。但與一般碳素材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。
碳纖維主要具備以下特性:
1、密度小、質(zhì)量輕,碳纖維的密度為1.5-2g/cm2。
2、強(qiáng)度、彈性模量高,起強(qiáng)度比鋼打4-5倍,彈性回復(fù)為100%;
3、熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降,耐驟冷、急熱,即使從幾千攝氏度的高溫突然降到常溫也不會炸裂;
4、摩擦系數(shù)小,并具有潤滑性;
5、導(dǎo)電性好,25°C時高模量碳纖維的比電阻為77Ω·cm,高強(qiáng)度碳纖維則為1500Ω·c;
6、耐高溫和低溫性好,在3000°C非氧化氣氛下不熔化、不軟化,在液氮溫度下依舊很柔軟,不脆化;耐酸性好,對酸呈惰性,能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸等侵蝕。除此之外,碳纖維還具有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和使中子減速等特性。
由于原料及其制法不同,碳纖維可從以下兩方面進(jìn)行分類:
1、根據(jù)碳纖維的力學(xué)性能可分為高模量超高模量高強(qiáng)度和超高強(qiáng)4種。
2、根據(jù)原絲類型可分為聚丙烯晴基碳纖維,纖維素基碳纖維,瀝青基碳纖維,黏膠基碳纖維三種。