我眼中的高新技术 碳纤维及其复合材料.pptVIP

我眼中的高新技术 碳纤维及其复合材料 概述 碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。 下面将具体介绍其应用。 碳纤维及其复合材料的应用 1.在航空航天方面的应用 2.在汽车及零部件上的应用 3.在能源方面的应用 4.在生物医疗方面的应用 5.在建设方面的应用 6.在运动器械方面的应用 7.在管材方面的应用 8.在电缆等输电设备方面的应用 战斗机 在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%;复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标――结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材料。　　 民航大客机 在民用领域，555座的世界最大飞机A380由于CFRP的大量使用，创造了飞行史上的奇迹。飞机25%重量的部件由复合材料制造，其中22%为碳纤维增强塑料(CFRP), 这些部件包括：减速板、垂直和水平稳定器、方向舵、升降舵、副翼、襟翼扰流板、起落架舱门、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上层客舱地板梁、后密封隔框、后压力舱、后机身、水平尾翼和副翼均采用CFRP制造。继A340对碳纤维龙骨梁和复合材料后密封框――复合材料用于飞机的密封禁区发起挑战后，A380又一次对连接机翼与机身主体结构中央翼盒新的禁区发起了成功挑战。仅此一项就比最先进的铝合金材料减轻重量1.5吨。由于CFRP的明显减重以及在使用中不会因疲劳或腐蚀受损。从而大大减少了油耗和排放，燃油的经济性比其直接竞争机型要低13%左右，并降低了运营成本，座英里成本比目前效率最高飞机的低15%--20%，成为第一个每乘客每百公里耗油少于三升的远程客机。 航天、导弹 跑车结构体及表面 21世纪高性能跑车几乎完全由碳纤维复合材料制成。这种轻量化而且极为刚硬的材料源于航空和航天工业，其优点在当今F1赛车中已经得到了验证。这种高科技材料比钢轻50%左右，而且碳纤维在碰撞中的能量吸收能力是钢或铝的4-5倍。，能保证在高速行驶时更加安全。 汽车制动 碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在制动摩擦片上，例如在F1赛车上，它能够在50m的距离内将汽车速度从300km/h降低到50km/h，碳纤维制动盘能够承受2500℃ 的高温，而且具有非常优秀的制动稳定性。 风力发电 随着发电单机功率的增大，要求叶片长度不断增加。对叶片来讲，刚度也是一个十分重要的指标。始于上世纪末的相关研究表明，碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一 太阳能电池板 高模量碳纤维质轻，刚性，尺寸稳定性和导热性好，因此很早就应用于太阳能电池板和天线中。现今的人造卫星上的展开式太阳能电池板多采用碳纤维复合材料制作。 人工骨 利用其生体适应性，减少了对病人的有害的副作用,应用于人工骨、韧带等。 碳纤维加固 碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，具有节省空间，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外，采用该工法，可大大提高建筑物的使用寿命，降低加固成本。因此，碳素纤维作为划时代的补强材料，而备受青睐和关注。 运动器械 70年代以前球拍的材料几乎全是木材和钢管的天下，70年代开始采用了铝合金，现在完全是新材料的世界如：碳纤维、钛合金、高强度碳纤维等因为这些材料更轻、更强、更耐用也能吸收更多的振动与震荡，同时让球拍制造商在球拍的硬度、球感、击球性能的设计上有更大的发挥空间。 管材 主要特点：表面光滑、重量轻、高强度、高摸量；耐腐蚀、抗紫外线不易老化；机械性能优良、易机加工；等优良特点。 碳纤维复合芯导线 与钢芯铝绞线相比，碳纤维复合芯导线具有以下优点：