首页 理论教育碳纤维增强复合材料简介

碳纤维增强复合材料简介

【摘要】:[1]碳纤维的显著特点是质量轻、纤度好和抗拉强度高,并且兼具耐温、耐磨、膨胀系数小等特点。碳纤维增强复合材料主要是由碳纤维与树脂、金属、水泥/混凝土等基体复合后形成的碳纤维复合材料。碳纤维增强复合材料抗拉强度一般都在3500 MPa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000MPa,亦高于钢。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维及其增强复合材料在工程的广阔应用前景。

碳纤维(Carbon Fiber,简称CF)主要是由碳元素组成的一种特殊纤维,分子结构介于石墨(Graphite)与金刚石(Diamond)之间,含碳体积百分数随种类不同而异,一般在90%以上。

碳纤维是由有机母体纤维诸如聚丙烯腈(PAN)纤维、沥青纤维和粘胶(人造)丝纤维采用高温(1000~3000℃)的惰性气体分解法制成。分解的结果是除碳以外的所有元素均予去除,故被喻为“21世纪的黑色革命。”[1]

碳纤维的显著特点是质量轻、纤度好和抗拉强度高,并且兼具耐温、耐磨、膨胀系数小等特点。

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)主要是由碳纤维与树脂、金属、水泥/混凝土等基体(Basic mass)复合后形成的碳纤维复合材料。

碳纤维增强复合材料抗拉强度一般都在3500 MPa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。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维及其增强复合材料在工程的广阔应用前景。