碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(CFRP)作為高度工程化材料,具有高比模量和高比強(qiáng)度。它們非常適用于對(duì)高精度和剛度、較低重量以及疲勞特性有關(guān)鍵要求的應(yīng)用場(chǎng)合。與鋁和鋼相比,碳纖維的比強(qiáng)度約高出十倍(取決于所用的纖維)。在過(guò)去的五十年中,CFRP已成功應(yīng)用于航空航天、汽車、鐵路運(yùn)輸、海洋和風(fēng)能行業(yè)。過(guò)去二十年,CFRP的全球復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)約為12.5%。在航空航天領(lǐng)域,近日的兩款遠(yuǎn)程飛機(jī),空客A350和波音787,在機(jī)身結(jié)構(gòu)中使用CFRP,占50%以上的重量比例。碳纖維主要分為粘膠基、瀝青基和聚丙烯腈(PAN)基三大種類。云南碳纖維制作流程
碳纖維特性:強(qiáng)度高 -抗拉強(qiáng)度在3,500MPa以上·模量高 -彈性模量在230GPa以上。密度小,比強(qiáng)度高 -密度是鋼的1/4,是鋁合金的1/2;比強(qiáng)度比鋼大16倍,比鋁合金大12倍·耐超高溫-在非氧化氣氛條件下,可在2,000℃時(shí)使用,在3,000℃的高溫下部熔融軟化·耐低溫-在-180℃低溫下,鋼鐵變得比玻璃脆,而碳纖維依舊具有彈性·耐酸、耐油、耐腐蝕-能耐濃鹽酸、磷酸等介質(zhì)侵蝕,其耐腐蝕性能超過(guò)黃金和鉑金,同時(shí)擁有較好的耐油、耐腐蝕性能·熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱系數(shù)大-可以耐急冷急熱,即使從3,000℃的高溫突然降到室溫也不會(huì)炸裂除了以上特點(diǎn),碳纖維還具備具有耐摩擦、抗疲勞、震動(dòng)衰減性高、電及熱導(dǎo)性高、X光穿透性高、非磁體但有電磁屏蔽效應(yīng)等特點(diǎn)。上海龍門結(jié)構(gòu)機(jī)床碳纖維作用輕而堅(jiān)固,碳纖維材料帶領(lǐng)新一代機(jī)械革新。
按力學(xué)性能分,碳纖維分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000MPa、模量為100GPa左右;高性能型碳纖維又分為 型(強(qiáng)度大于2000MPa、模量大于250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超 型;模量大于450GPa的稱為超高模型。碳纖維因其優(yōu)異的力學(xué)性能作為增強(qiáng)材料而廣泛應(yīng)用,因此業(yè)內(nèi)主要采用力學(xué)性能進(jìn)行分類。業(yè)內(nèi)產(chǎn)品分類主要參考日本東麗的牌號(hào),并以此為基礎(chǔ)確定自身產(chǎn)品的牌號(hào)及級(jí)別。按照現(xiàn)行聚丙烯腈基碳纖維國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)性能分類,PAN碳纖維分為 型、 中模型、高模型、 高模型四類。
對(duì)于汽車結(jié)構(gòu)(例如車身面板、車頂和地板組件),它們?cè)趧偠确矫娴男枨螅沟锰祭w維具有減輕車輛質(zhì)量和提高性能的優(yōu)勢(shì)。在風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用中,碳纖維比E-玻璃纖維具有更高的比模量,使得風(fēng)葉更長(zhǎng)、設(shè)計(jì)更纖細(xì),具備不凡的空氣動(dòng)力性能。隨著輕質(zhì)燃料儲(chǔ)存的擴(kuò)大,復(fù)合材料壓力容器正在迅速增長(zhǎng)。越來(lái)越嚴(yán)格的全球二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前的碳中和法規(guī)將對(duì)碳纖維復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。輕質(zhì)復(fù)合材料在可再生能源領(lǐng)域,如風(fēng)能、光伏或氫能,具有在保護(hù)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用方面的普遍要求。碳纖維:細(xì)如發(fā)絲卻比鋼強(qiáng)。
碳纖維的優(yōu)點(diǎn)1.輕質(zhì)強(qiáng)度高:碳纖維相比于傳統(tǒng)材料,具有更輕的重量和更高的強(qiáng)度。這使得碳纖維成為航空、汽車等領(lǐng)域的理想選擇,可以減輕產(chǎn)品自身重量,提高產(chǎn)品性能。2.耐腐蝕性:碳纖維具有優(yōu)異的耐腐蝕性,可以在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期使用而不受影響。這使得碳纖維在化工、海洋等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。3.熱穩(wěn)定性:碳纖維具有良好的熱穩(wěn)定性,可以在高溫環(huán)境下保持其性能不受損。因此,在航天航空、火箭制造等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。4.電導(dǎo)性:碳纖維具有良好的電導(dǎo)性能,可以應(yīng)用于電子元器件等需要導(dǎo)電的領(lǐng)域。碳纖維,輕量化工業(yè)的利器。吉林航空碳纖維生產(chǎn)企業(yè)
碳纖維的種類性能和用途。云南碳纖維制作流程
隨著碳纖維的不斷發(fā)展,碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,占比也呈上升趨勢(shì),到2024年全世界總體需求有望達(dá)到21.92萬(wàn)噸,盡管增速有所放緩,但復(fù)合增長(zhǎng)率仍達(dá)到11.38%。其中增速 快的工業(yè)領(lǐng)域,未來(lái)十年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到14.52%,而 近5年的復(fù)合增長(zhǎng)率更是高達(dá)17.55%。工業(yè)領(lǐng)域碳纖維消費(fèi)占總消費(fèi)的比例將從2015年的63.55%逐步提升至81.63%。航空航天領(lǐng)域的需求在未來(lái)5年進(jìn)入快速發(fā)展期,而體育休閑領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)應(yīng)用相對(duì)成熟,需求量每年穩(wěn)定增加。云南碳纖維制作流程