碳及碳纤维复合材料.docx

精品文档 精品文档 PAGE PAGE10 精品文档 PAGE 碳及碳复合材料 碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁：Carbonium，意“煤，木炭”。字的“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。 碳是一种非金属元素，无臭无味的固体 ?。无定形碳有焦 炭?，木炭??等，晶体碳有金石和石墨。冶和都需要焦炭。在工上和医上，碳和它的化合物用途极广泛。 碳是一种很常的元素，它以多种形式广泛地存在于大气和地壳之中。 碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。 碳能在 化学上自我合而形成大量化合物，在生物上和商上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。 碳也是生、熟和的成分之一。 碳很早就被人和利用， 如：金石、石墨（如： 笔芯、干池芯）?等。 碳(carbon fiber)，碳是由有机碳化及石墨化理而得到的微 晶石墨材料。碳的微构似人造石墨，是乱石墨 构。名思，它不具有碳材料的固有本征特性，又兼 具的柔可加工性，是新一代增。与的 玻璃(GF)相比，氏模量是其3 倍多；它与芙拉(KF-49)相比，不氏模量是其 2倍 左右，而且在有机溶、酸、碱中不溶不，耐性出拔 萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在碱NaOH 溶液中，已去30多年，它至今仍保持形。 碳材料主要有：碳碳复合材料、碳米材料、碳材料、新型碳材料??等。 低碳材料（Low CarbonMaterials）：意指能在确保使用性能的前提下降低 不可再生自然原材料的使用量。制造程低能耗、低染、 低排放, 使用寿命，使用程中不会生有害物，并可以回收再 生的新型材料。 低碳材料在生、使用全程能减排，是可持和面 向未来的材料。 在复合材料的大家族中，增材料一直是人关注 的焦点。自玻璃与有机脂复合的玻璃世以来，碳 、陶瓷以及硼增的复合材料相研制成功， 性能不断得到改，使其复合材料域呈出一派勃勃生 机。下面我来了解一下具特色的碳复合材料。 构 碳主要是由碳元素成的一种特种，其含碳量随种不同而异，一般在90%以上。碳具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、、及耐腐等，但 与一般碳素材料不同的是，其外形有著的各向异性、柔、可加工成各种物，沿方向表出很高的度。碳比重小，因此有很高的比度。 碳是由含碳量高，在理程中不熔融的人造化学，定氧化理、碳化理及石墨化等工制成的。 碳是一种力学性能异的新材料，它的比重不到 的1/4，碳脂复合材料抗拉度一般都在3500Mpa以上，是的7～9倍，抗拉性模量23000~43000Mpa亦高于。因此CFRP的比度即材料的度与其密度之比 可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3的比度 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比高。 碳作一种高性能， 因具有比度高、比模量高、 膨系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好?等特性而成 近年来脂基复合材料最重要的增材料。 用途 碳的主要用途是与脂、金属、陶瓷?等基体复合，制成构材料碳增氧脂复合材料（碳 脂），其比度、比模量合指，在有构材料中是最 高的。在密度、度、重量、疲特性等有格要求的域，在要求高温、化学定性高的合，碳复合材料都具。 碳是50年代初火箭、宇航及航空等尖端科学技的需要而生的，在广泛用于体育器械、、化工机械及医学域。随着尖端技新材料技性能的要求 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相出，在技上是又一次 ，同也志着碳的研究和生已入一个高段。 由碳和氧脂合而成的复合材料，由于其比重 小、性好和度高而成一种先的航空航天材料。因 航天行器的重量每减少 1公斤，就可使运火箭减 500 公斤。所以，在航空航天工中争相采用先复合材料。有 一种垂直起落斗机，它所用的碳复合材料已占全机重 量的1/4，占机翼重量的1/3。据道，美国航天机上 3只 火箭推器的关部件以及先的 MX射管等，都是 用先的碳复合材料制成的。 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。 人造卫星和飞机部件都需碳纤维：据了解，碳纤维材料是 一种具有很高强力和模量的耐高温纤维，是化纤的高端品种。用碳纤维制造的复合材料具有质地强而轻、耐高温、防 辐射、耐水、耐腐蚀等众多优点。碳纤维复合材料中的CFRP“碳纤维增强塑料”则更是具有一般材料无法比拟的特性： 它的比重是铁的五分之一，强度