碳纤维复合材料.docVIP

碳纤维的研究现状与发展 摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。 关键词：碳纤维 复合材料 性能与应用 正文 一、碳纤维的性能 　　1.1分类 　　根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。 　　1.2性能 　　碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。 　　通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。 　　1.3应用领域 由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。碳纤维复合材料片。碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的1/4～1/5），拉伸模量比钢高10倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。［1］ 张晓虎，孟宇，张炜.碳纤维增强复合材料技术发展现状及趋势［J］.纤维复合材料,2004，30(1)：5058.［2］ 赵稼祥.碳纤维复合材料在基础设施和土木建筑中的应用［J］.玻璃钢/复合材料，2004，（4）：5356.［3］ 苏小萍;碳纤维增强复合材料的应用现状[J];高科技纤维与应用;2004年05期［4］ 简汇宏,曾信雄,张雅惠;碳纤维之结构与导电性的关系[J];高科技纤维与应用;2003年01期［5］ 黎小平,张小平,王红伟;碳纤维的发展及其应用现状[J];高科技纤维与应用;2005年05期［6］ 陈永秀;碳纤维加固混凝土梁试验与理论研究[D];同济大学;2007年［7］ 张媛;碳纤维双向包缠机概念设计[D];天津工业大学;2004年［8］ 王洛秋;活性炭纤维对水中铁的吸附研究[J];环境科学与管理;2006年08期［9］ 邹田春;活性碳纤维（毡）/环氧树脂吸波复合材料的设计与吸波性能的研究[D];天津大学;2007年 ［10］ 蒋志峰，吴瑞明，吴作伦.碳纤维复合材料孔隙含量超声反射波频域建模测试研究［J］.中国机械工程，2008，19（6）：691694.