碳纤维复合材料在航空和汽车领域中的应用.pdfVIP

V01．36No．4 化工薪型材料 第36卷第4期 ·14· NEWCHEMICAL～姗ERIAI．S 2008年4月 碳纤维复合材料在航空和汽车领域中的应用 钱伯章朱建芳 (上海擎督信息科技有限公司金秋石化科技传播工作室，上海200127) 高性能纤维是指耐热好、质量轻、强度高、高模量的特种 强度高。采用新型材料和高技术将使这种飞机在性能上比老 纤维材料。碳纤维作为高性能纤维的一种，既有碳材料的固 一代大型飞机更具优势。预计首架A380F将予2008年投入 有特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，碳纤维比铝还轻、 运营。 比钢还硬，它们的比重是铁的1／4，比强度是铁的lO倍。碳纤 2在汽车领域中的应用 维复合材料由于质轻，大约是钢的重量的20％，依据纤维等级 和方向性，甚至也可以达到钢材类似的强度。此外，碳纤维还 碳纤维材料现在也成为汽车制造商青睐的材料，在汽车 不生锈。由于使用碳纤维材料可以大幅度降低结构重量，因而 内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料，最大的优 可显著提高燃料效率。 点是质量轻、强度大，重量仅相当予钢材的20％30％，硬度 却是钢材的lo倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以 l在航空领域中的应用 使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。 航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，没音777飞 业界认为，碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。 机利用碳纤维做结构材料，包括水平和垂直的横尾翼和横梁， 据悉，福特和保时捷生产的GT型赛车发动机枧罩已全部采 这两部分如果受损，整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。 用碳纤维材料；奔驰的57S型轿车原来内装饰全部是木质材 这些材料被称为“首要的结构材料”，所以对它们的质量要求 料，现在则以碳纤维替代；通用的雪佛莱轿车底盘的内装饰材 极其苛刻。对于波音777飞机，日本东丽公司是波音公司指 料也采用碳纤维；宝马公司将M6型轿车的顼篷全部采用碳 定的唯一有资格的碳纤维制造商。欧洲空中客车也在他们的 纤维，并进行技术处理，使其保持金属材料的光泽。 飞机上使用了大量的碳纤维，东丽的TORAYCA碳纤维将被 梅赛德斯一奔驰新推出的SLR迈凯轮超级跑车运用的高 大量应用在新型客机A380上。 强度碳纤维复合材料。该车最高时速可以达到334km／h，O～ 美国波音公司推出新一代高速宽体客机“音速巡洋舰”， 100km的加速时仅为3．8s，这款跑车能够具有如此超高速度， 约60％的结构部件都将采用强化碳纤维塑料复合材料制成， 除了采用强悍的动力系统和借鉴F1赛车设计理念外，还由于 其中包括机翼。它比铝更加轻便，但强度不楣上下。据称，这 高强度的碳纤维复合材料制成的车身大大降低了其整车质量 种复合材料在客机的各个部件中使用，它使新型客机的飞行 在SLR迈凯轮超级跑车中，车身几乎全部采用碳纤维复合材 料制成。与钢材相比，碳纤维复合材料的质量只有钢的50％， 速度提高15％～20％。波音公司zO世纪90年代初推出的波 音777型客枧就大量采用了这种新型材料，比例约占飞机的 而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢或铝高出4～5倍。梅 lO％。 赛德斯一奔驰充分利用该材料的这些特性，不仅降低了车身自 美国波音公司予2007年7月初正式推出“绿色”喷气客 重，还可以为乘员提供最大限度的安全保障。设计者在SLR 机787Dreamliner，新机型将于2008年在日本的全日空航线的前端结构中嵌入了两根62