在復合材料大家族中,,纖維增強材料一直是人們關注的焦點,。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維,、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,,性能不斷得到改進,使其復合材料領域呈現出一派勃勃生機,。
碳纖維是由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成,,含碳量高于90%的無機高性能纖維,是一種力學性能優(yōu)異的新材料,,具有碳材料的固有本性特征,,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工型,是新一代增強纖維,。
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上,。碳纖維具有一般碳素材料的特性,,如耐高溫、耐摩擦,、導電,、導熱及耐腐蝕等,,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性,、柔軟,、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度,。碳纖維比重小,,因此有很高的比強度。
碳纖維是由含碳量較高,,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,,經熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的,。
碳纖維是一種力學性能優(yōu)異的新材料,,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,,是鋼的7~9倍,,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,,其比模量也比鋼高。
碳纖維的主要用途是與樹脂,、金屬,、陶瓷等基體復合,制成結構材料,。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料,,其比強度、比模量綜合指標,,在現有結構材料中是最高的,。在密度、剛度,、重量,、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫,、化學穩(wěn)定性高的場合,,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。