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碳纤维复合材料的特点是什么？

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。

碳纤维比重小，因此有很高的比强度。

碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。扩展资料:CFRP的应用程序包括：1、航空航天工程的空中客车A350宽体飞机建立52％CFRP的，包括翼梁和机身部件，超车波音787，与用于CFRP，其是50％的最高重量比飞机。

这是首批使用复合材料制成的翼梁的商用飞机之一。的空客A380是第一商业客机具有由CFRP制成的中央翼盒中的一个; 它是第一个具有平滑轮廓的机翼横截面，而不是机翼在翼展方向上分成几部分。2、汽车CFRP被广泛用于高端赛车。

材料无与伦比的强度重量比减轻了碳纤维的高成本，而低重量对于高性能赛车至关重要。赛车制造商还开发了一些方法来赋予碳纤维片一定方向的强度，使其在承重方向上变强，而在很少或不施加任何载荷的方向上变弱。相反，制造商开发了全向碳纤维织物，可在所有方向施加强度。

3、土木工程碳纤维复合材料已成为结构工程应用中的重要材料。在学术上研究了它在建筑方面的潜在好处，并且在许多现场应用中证明了其自身的成本效益，这些领域用于增强混凝土，砖石，钢，铸铁和木材结构。它在工业上的用途既可以是翻新以加固现有结构，也可以从项目一开始就用作替代钢筋（或预应力）的材料。

改造已成为土木工程中越来越多地使用这种材料的方法，其应用包括增加旧结构（例如桥梁）的承载能力，这些结构被设计成可以承受比今天低得多的服务载荷，地震改造和维修损坏的结构。翻新在许多情况下很普遍，因为更换缺陷结构的成本可能大大超过使用CFRP进行加固的成本。4、碳纤维微电极碳纤维用于制造碳纤维微电极。在此应用中，通常将直径为5–7μm的单根碳纤维密封在玻璃毛细管中。

在尖端，毛细管用环氧树脂密封并抛光以制成碳纤维盘微电极，或者将纤维切割成75–150μm的长度以制成碳纤维圆柱体电极。碳纤维微电极可用于安培法或快速扫描循环伏安法，以检测生化信号。5、体育用品CFRP现在被广泛用于运动器材中，例如壁球，网球和羽毛球拍，运动风筝拍，高质量箭杆，曲棍球杆，钓鱼竿，冲浪板，高端游泳脚蹼和划艇壳。乔尼·孔雀（Jonnie Peacock）等截肢运动员使用碳纤维叶片进行跑步。

在某些篮球运动鞋中，它被用作小腿垫板，以保持脚的稳定，通常使鞋的长度在鞋底上方，并且在某些区域（通常在足弓中）暴露在外。

碳纤维复合材料的特点

碳纤维复合材料的特点如下：1、轻量化轻量化材料铝合金的密度为2.8g/cm³，而碳纤维复合材料的密度为1.5左右，只有其一半。但碳纤维复合材料的拉伸强度能够达到1.5GPa，高出铝合金三倍还多。

2、多功能性碳纤维复合材料经过多年的发展，结合了众多优异的物理性能、力学性能、生物性能以及化学性能。

例如防热性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半导性能、超导性能等。并且不同的先进复合材料的组成不同，其功能性存在一定的差别。3、经济效益最大化碳纤维复合材料在设备上的应用，能够减少产品部件数量。由于复杂部件的连接不需要进行铆接、焊接，因此对连接部件的需求量降低。

有效地减少了装配材料成本、装配和连接时间，进一步降低了成本。4、结构整体性碳纤维复合材料可以加工成整体部件，即采用碳纤维复合材料部件能够替代若干金属部件。某些特殊轮廓和表面复杂的部件，用金属制造的可行性较低，采用碳纤维复合材料能够很好地满足实际需求。

5、可设计性采用树脂与碳纤维复合结构方式，能够获得不同形状、不同性能的复合材料。例如选择合适的材料、铺层程序，能够加工出膨胀系数为零的碳纤维复合材料制品。并且碳纤维复合材料的尺寸，稳定性优于传统金属材料。

复合材料的耐磨和抗拉性能如何？

复合材料的耐磨性好，复合材料的抗疲劳强度较好，一般金属材料的疲劳极限仅为其抗拉强度的40%~50%，而碳纤维不饱和聚酯树脂复合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的70~80%。因此，复合材料制品具有相对较长的使用寿命。

碳纤维复合材料(高模量):密度1.69g/cm^3,纵向抗拉强度63.6MPa,纵向拉伸模量3.02×10^5MPa,比强度37.6MPa,比模量1.79MPa。

由上面可以看出,比起其它复合材料,碳纤维复合材料的力学性能好。性能特点：复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。

非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。扩展资料满足复合材料的条件：1、复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料。

2、复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在。3、它具有结构可设计性，可进行复合结构设计。4、复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。

碳纤维复合材料有哪些重点应用领域

复合材料的主要应用领域有：①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。

②汽车工业。

由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。

碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。