碳纤维复合材料有哪些重点应用领域

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。

碳纤维复合材料的应用有哪些

普通碳-石墨制品的脆性，是碳素材料的最大弱点。多年来人们为提高碳素制品的可挠性和机械强度，进行了广泛深入的研究。

从20世纪60年代初期开始发展起来的碳纤维及其复合材料，由于具有很高的比强度、比刚度等优异特性，在工程应用上越来越受到重视。

碳纤维系采用天然纤维或人造纤维在一定条件下经加工和碳化而成。如果用来制造复合材料，则碳纤维还要经过一系列表面处理。由于聚丙烯腈合成纤维含碳量高，工业上普遍用它作原料。原料丝首先利用一般纺织机械将纤维丝束整成卷，或拉成无纬布。

为了提高碳纤维的强度和弹性模量，常常在碳化之前先经预氧化，预氧化是在预氧化炉中于210-230℃高温下进行的。预氧化可以加速聚丙烯腈分子形成环链的芳香结构，使分子间牢固地结合在一起。然后在非氧化性气纸中于1000-1100℃的高温下进行碳化，如果最终希望得到石墨化纤维，则需进一步在2500-3000℃下经过石墨化处理。

碳纤维与普通碳-石墨制品一样，具有优良的耐热和耐腐蚀性能，但导热性却保持了原料纤维的特点，比较低。因此，常将碳纤维织成碳布或碳毡用作感应炉和电阻炉的热屏蔽材料。石墨化的纤维则有较高的导热率，作为发热元件可以在真空或惰性气体炉内用到2500℃。

石墨化纤维编织成石墨纱经聚四氟乙烯浸渍，用于输送腐蚀性介质的化工泵的城料密封，不仅有良好的密封性，且使用寿命长。碳纤维复合材料有碳纤维/树脂、碳纤维/金属、碳纤维/碳等各种制品，其中以碳纤维增强树脂的复合材料应用最多。玻璃纤维的比强度与碳纤维差不多，但比刚度却低很多。

显然，碳纤维/树脂复合材料比玻璃钢有更优越的性能。目前碳纤维复合材料在航空工业上已得到广泛应用，在汽车工业、原子能工业中亦逐步扩大使用范围。利用这种材料的高比强度、高比刚度和优异的耐蚀性，用作化工机械的高速回转件如离心机转鼓、泵的叶轮或压力容器等无疑具有良好的应用前景。

碳纤维复合材料在建筑中的运用

　碳纤维复合材料是随着军事工业发展起来的新型材料，它主要由碳元素组成的特种纤维，含碳量90%以上，拥有一般碳素材料的特性，例如耐高温、耐摩擦、导电、导热以及耐腐蚀等，既可以作为结构材料，又能作为功能材料发挥作用，被誉为21世纪的新材料。它在航天、汽车、化学、能源、交通、建筑等众多领域都有应用。

碳纤维加固:1984年，伊拉克的Kajima首次使用了碳纤维增强混凝土外墙墙板，随后，日本的的一栋大楼也使用了碳纤维墙板，减轻了40%的重量。

现在较为常见的建筑材料为碳纤维增强混凝土、碳纤维棒材、碳纤维片材等。除了补强加固房屋，还可以用于制作非承重墙、防水房顶涂层、电磁屏蔽和导线板、防腐蚀涂层、耐磨铺地材料等。不同于国外，中国将碳纤维使用在建筑材料时间要晚一些，而且多用于建筑的加固工程，其作用机理是利用树脂将碳纤维片粘贴在混凝土表面，形成一个共同作用体，充分发挥它的优越性，进而达到修复加固的效果。不过经过这么多年，也有了一定的市场。

用碳纤维加固建筑，方法简单，效果好，对施工环境没有特殊的要求，也不会动用到大型机械，受到专业人士的欢迎。每年，碳纤维的产量都在增加，市场也在不断扩大，它在筑领域的应用前景是非常广阔的。

碳符合材料的应用有哪几方面

C/C复合材料是在碳纤维基础上进行了石墨 化增强处理的产品。具有质量轻，强度和 弹性高的特点，产品能够耐受2000℃的高 温，具有优良的性能。

C/C复合材料的优点 C/C复合材料 复合材料 和“金属”比较 金属” 良好的耐热性 极小的热膨胀率 很轻的重量（只有铁的1/5） 良好的耐腐蚀性 更高的强度 更好的韧性，不易破碎 更好的韧性，不易破碎 不易粘结（不会胶合） 耐热冲击性好 容易加工 良好的耐热性 良好的耐腐蚀性 高的耐摩擦性 和“石墨”比较 石墨” 和“陶瓷”比较 陶瓷” 和“树脂”比较 树脂” C/C复合材料应用领域介绍 耐热材料领域 优良的耐热性能及低重量，可作为金属热处理过程中的工具，如烧制垫 板，料盒，以及高温炉内耐温材料。

可以提高成品率及生产效率 摩擦材料领域 C/C复合材料 C/C金属复合材料 根据先进的制造技术，制造出的优良的耐磨产品，可用作夹具，刹车 片，火车导电架的滑板等等。高机械性能领域 C/C复合材料和 C/CMC产品集质量轻，耐热好，热膨胀小，高强度， 高弹性等优点于一身，可满足产业界多种多样的需要。 耐热材料领域 产品在2000℃~2500℃下生产而成，遇热变形的状况不会发生。 同时，为了使产品达到更好的耐热冲击性，产品经过了反复的热处理。

产品的密度为1.6~1.7g/cm3, 产品重量是耐热钢的1/4。 因为碳素纤维经过强化处理，强度是原来石墨材料的3~5倍，产品掉落也不会产生损伤。 同时，为了使产品达到更好的耐热冲击性，产品经过了反复的热处理。

产品的密度为1.6~1.7g/cm3, 产品重量是耐热钢的1/4。 因为碳素纤维经过强化处理，强度是原来石墨材料的3~5倍，产品掉落也不会产生损伤。 耐热材料领域-工业炉零件 炉子模型 风扇 加热器 料盒 炉体 隔热护板 料架 炉床 耐热材料领域-炉内材料 ? ? ? ? ? ? ? ? 炉床 风扇 加热体 炉体 承重板 保温材 保护用异形板 螺栓，螺母，垫片 耐热材料领域-炉内材料-炉床 C/C复合材料的炉床，与原来的石墨材料相比，因为材料本身 的强度增大，可以减少材料的使用量，以减轻炉内重量。

因此， C/C材料的采用可以大幅增加炉内需要处理材料的重量，增加 生产量，可以提高产品的生产率。

碳纤维复合材料的用途

碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。

在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。

碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。

因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。

据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。现在的F1（世界一级方程锦标赛）赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以提高气动性和结构强度碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。

传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

什么是碳/碳复合材料，有哪些特性？

碳/碳复合材料具有低密度(<2.0g/cm3)、高比强、高比模量、高导热性、低膨胀系数，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是目前在1650℃以上应用的唯一备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料。 尽管碳/碳复合材料有诸多优良的高温性能, 但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应，导致材料的性能急剧下降。

因此，碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。

碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径，即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护；随着温度的升高，则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料 与氧的直接接触，以达到氧化防护的目的。目前使用最多的是涂层的方法，随着技术的不断进步，对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多，而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。