碳纤维复合材料的用途

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。

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。

碳纤维复合材料有哪些重点应用领域

复合材料的用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。复合材料的兴起丰富了现代材料家族。

尤其是具备高强度、高模量、低比重碳纤维增强复合材料的出现，使其成为各类军民装备重要的候选材料之一。

美国国防部在2025年国防材料发展预测中提到，只有复合材料能够将强度、模量和耐高温的指标在现有基础上同时提高25%以上。正是如此，复合材料正成为航空以及国防装备的关键材料。一、航空航天领域纤维增强复合材料在飞机上的应用最早可以追溯到30年前，美国海军F-14和空军F-15战斗机尾翼部分采用硼纤维环氧树脂材料。在这之后，人们发现了碳纤维复合材料的优异性能，开始逐渐应用在军队及运输机上。

碳纤维复合材料首次被应用在飞机上，主要是一些二级结构，包括整流罩、控制仪表盘和小的机舱门。但随着工艺技术的进步，碳纤维复合材料也逐渐被用于机翼、机身等其它部分。航天工业之所以选择使用碳纤维复合材料，不仅是因为这种材料能够减轻机身重量，同时其具备耐腐蚀、抗疲劳等优良特性。

但是与传统金属材料相比，碳纤维复合材料由于成本过高仍然未被广泛应用。二、汽车工业碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势顺应了汽车工业轻量化的发展需求，特别是随着新能源汽车的发展，碳纤维复合材料在汽车上将得到越来越广泛的应用。鉴于碳纤维复合材料具备的优异性能，目前已经逐渐开始被应用到国外汽车内外饰、底盘以及电器元件当中。

未来，碳纤维复合材料以及热塑性复合材料等在汽车工业上的应用将替代传统的金属零部件。三、海洋船舶上世纪40年代，美国海军首次将碳纤维复合材料用于船舶建造。得益于它在海水环境中表现出的优异性能，在海洋船舶中的应用非常广泛。

复合材料优异舒适性的设计理念和无缝船体的优势进一步推动了各种复合材料船舶的开发。近年来，碳纤维复合材料在船只上的使用不断增加，主要包括船壳、地板、甲板、舱壁，以及管道系统、油箱等上层建筑。碳纤维复合材料的应用不仅降低了制造和维修成本，改善外观，还可以减轻吨位，提高安全性。四、风力发电在风力发电领域，复合材料是制造风力发电叶片及其它重要结构部件的主要材料，叶片90%以上重量由复合材料组成，能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求。

随着大丝束碳纤维的广泛应用，碳纤维价格的不断降低，碳纤维在大型叶片中的应用已成为一种趋势。未来风力发电叶片制造中，碳纤维代替部分玻璃纤维应用于叶片、且用量逐步增加是高性能碳纤维复合材料发展的必然结果。体育用品目前，碳纤维增强复合材料在体育器材领域已形成了较大的市场。随着体育运动对运动器材越来越苛刻的要求，将碳纤维增强复合材料运用到体育用品中来是21世纪体育器材的一大趋势。

自行车20世纪80年代中期，意大利、法国、英国和美国相继开发成功了用碳纤维管和铝合金接头粘接成车架的碳纤维自行车。其车架重量较铬钼钢车架轻，强度、刚度却比铬钼钢车架高，因此一经研制成功，便被用作专门的比赛用车。曾获得男子自行车公路赛冠军的德国著名车手乌尔里希的“坐骑”就是用碳纤维增强复合材料作的支架，质量仅7.5 kg。目前一般使用树脂传递模塑工艺(RTM)来批量生产自行车。

高尔夫球杆1972年美国Shakespear公司用长丝缠绕法制成高尔夫球杆，同年，美国的G．Brewer采用CFRP(碳纤维增强复合材料)制成球杆，此后，为了适应球的飞行距离和方向稳定性要求，在重量、尺寸和负荷等方面加以改善。现在高档的高尔夫球杆，采用碳纤维复合材料，密度小，强度高，弹性高，耐冲击，使高尔夫球杆变得可多次重复使用，而且也使运动员可充分发挥挥杆打球的力量和技术。钓鱼竿碳纤维增强复合材料制成的钓鱼竿比GFRP制品或竹竿都要轻得多，使其在撒竿时消耗能量少，而且撤竿距比后者远20%左右。

CFRP所制的钓鱼竿长而好，刚性大，钓鱼竿在弯曲之后能迅速复原，使其传递诱饵的感觉较为灵敏。现在已有商品销售，用碳纤维增强塑料还可以制成渔具的卷铀，其重量不超过140克，但它的疲劳强度高，耐摩擦，因而使用寿命长。网球拍目前世界上高、中档网球拍大多是用碳纤维复合材料制成的。

最早把碳纤维应用于网球拍的是1974年美国Chemold等公司。碳纤维复合材料可制大型网球拍，减震吸能性能好，设计自由。与其他材料相比，碳纤维应用于网球拍有以下优势：①可制造大型网球拍：与过去木制的相比，在同样重量下，球拍面积可增加1.5倍左右，网线的张力比普通拍提高2O%～45%。②减震阻尼性能好：碳纤维复合材料的减震阻尼性能出类拔萃，它不易起振，起振后也易停振。

③设计自由度大。羽毛球拍碳纤维增强复合材料刚成的羽毛球拍其特点是重量轻、刚性大、避免了木制品因其刚性不足而造成的断把现象，同时它还具有与上述网球拍一样的优点。滑雪板用碳纤维增强复合材料制造的滑雪板，其特点是刚性大，耐摩擦，在转弯、斜坡和越野赛中脚底用力较小。

用CFRF制造的滑雪杖在运动界也享有盛名。其特点是刚性大、重量轻，一般在150克左右。

碳纤维树脂复合材料用途有哪些？缺点介绍

虽然我们周围可以选择的基础材料有很多，但是各种材料都有本身难以替代的优势以及缺点，因此有一些厂家就开始寻求多种材料复合而成的复合材料，比如今天为大家举例的碳纤维树脂复合材料，顾名思义就是综合了碳纤维以及树脂这两者优势的一款材料产品，它经过热处理和多种多样的工序和步骤加工而成，是一种力学性能十分出色的新型材料。一方面具有碳材料本身的稳定牢靠特点，另外一方面又具有纺织纤维柔软可以加工的表现，所以应用在日常生活中的许多领域。

一、碳纤维树脂复合材料用途1. 航空航天，飞机的外壳和内部装备都可以用碳纤维来完成，同等强度，轻于合金，省燃料。

2. 风力发电，发电机的叶片由碳纤维+玻纤制作，电力环保，未来能源的方向之一。3. 体育市场，高尔夫球杆身、网羽球拍、登山杖、自行车、滑雪板、溜冰鞋、钓竿、潜水气瓶等等高档产品都由碳纤维制作。4. 汽车配件，外壳、车架、空气动力学配件、座椅、内饰甚至轮毂都可以由碳纤维制作，同样属于高端市场。5. 建筑加固，碳纤维短切丝可以用于混凝土内，加强加固的作用6. 流行市场，由于碳纤维可以制作出高档感的外观，在鞋底、袖扣、皮带扣、高档烟酒包装、电子产品外壳等领域也被青睐，但用量少，都为高档产品。

7. 音乐领域，提琴、吉他、笛、等乐器以及音箱由碳纤维制作的效果非常令人惊叹。8. 其他：头盔、鼠标垫、眼镜架、三脚架、手表等领域亦有应用。二、碳纤维复合材料缺点成本高——尽管CFRP复合材料性能优异，为什么碳纤维没有广泛地应用于产品生产呢?目前，CFRP复合材料生产成本过高。

根据当前的市场情况(供给和需求)，碳纤维的种类(航天VS商品级)，纤维束的大小不同，纤维的价格也判若云泥。每磅碳纤维原材料的价格，可达5-25倍玻璃纤维价格不等。而相比于钢材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。

导电性——这既可以作为碳纤维复合材料的优势，也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不能用碳纤维或金属替代，是因为其要求具备严格的绝缘性。

在公用设施生产中，许多产品都需要使用玻璃纤维。例如，梯子的生产使用玻璃纤维作为梯架，原因在于：当玻璃纤维梯子与电力线接触时，触电的可能性会降低许多。而碳纤维梯子导电性极强，后果则不可想象。今天为大家介绍的碳纤维复合材料是一种新型的复合产品，它不仅仅力学性能优异，而且一方面具有碳材料本身的稳定性，另外一方面有纺织纤维柔软，可以加工的优点表现。

算是新一代的增强纤维。我们在日常生活中的很多地方都可以看见它所扮演着的关键角色，因为碳纤维复合材料耐高温耐摩擦，而且导电导热和耐腐蚀，经过长久的使用，也不会出现性能方面的损耗，除此之外，还可以发现一款合格的碳纤维复合材料，既可以用来制作某些精密仪器，还可以用在飞机结构或者是电工领域。