碳纖維增強復(fù)合材料[特選材料]

班級：13級高分子材料與工程姓名：學(xué)號：碳纖維碳纖維碳纖維碳纖維增強材料增強材料增強材料增強材料1優(yōu)選內(nèi)容 內(nèi)容 一.碳纖維及其復(fù)合材料概況二.碳纖維的特性、結(jié)構(gòu)及分類三.碳纖維的應(yīng)用與發(fā)展碳纖維及其復(fù)合材料碳纖維及其復(fù)合材料2優(yōu)選內(nèi)容1.碳纖維及復(fù)合材料簡述：碳纖維（碳纖維（carbon fiber,CF)carbon fiber,CF)是由有機纖維在保護(hù)氣氛（是由有機纖維在保護(hù)氣氛（N N2 2或或ArAr）下熱處理）下熱處理碳化成為含碳量碳化成為含碳量90%99%90%99%的的高性能無機高性能無機纖纖維維材料材料。1860年，英國人瑟夫斯旺（J.Swan）將細(xì)長的棉線紙化制取碳絲，以此制作電燈的燈絲，這是人類第一次記載使用碳纖維。碳纖維作為一種高性能纖維,具有高比強度、高比模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。此外,還具有纖維的柔曲性和可編性。一.碳纖維及其復(fù)合材料概況3優(yōu)選內(nèi)容碳纖維及其復(fù)合材料概況碳纖維既可用作結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷,又可作為功能材料發(fā)揮作用。因此碳纖維及其復(fù)合材料近幾年發(fā)展十分迅速，目前日本是碳纖維的最大制造國（特別在PAN原絲的d制造技術(shù)和產(chǎn)量方面），美國是碳纖維的最大應(yīng)用國。這次將就碳纖維的特性、分類及其在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行介紹。碳纖維微觀結(jié)構(gòu)圖4優(yōu)選內(nèi)容2.碳纖維的發(fā)展簡史：碳纖維及其復(fù)合材料概況年年 份份主主 要要 事事 項項1860187818791882191119501959196219631964196519701971英國瑟夫斯旺（J.Swan）制作碳絲燈泡英國瑟夫斯旺（J.Swan）以棉紗試制碳絲愛迪生以油煙與焦油、棉紗和竹絲試制碳絲（持續(xù)照明45h）碳絲電燈實用化鎢絲電燈實用化（1910年發(fā)明）美國Wright-Patterson空軍基地開始研制黏膠基碳纖維美國UCC公司生產(chǎn)低模量黏膠基碳纖維“Thornel-25”日本大阪工業(yè)試驗所的進(jìn)藤昭男發(fā)明了PAN基碳纖維日本碳公司開始生產(chǎn)低模量PAN基碳纖維（0.5t/month）英國皇家航空研究所（RAE）的瓦特和約翰遜成功地打通了制造高性能PAN基碳纖維（在熱處理時施加張力）的技術(shù)途徑英國Courtaulds,Morganite和Roll-Roys公司利用RAE技術(shù)生產(chǎn)PAN基碳纖維日本群馬大學(xué)的大谷杉郎發(fā)明了瀝青基碳纖維美國UCC公司開始生產(chǎn)高模量瀝青基碳纖維（石墨化過程中牽伸）日本吳羽化學(xué)公司生產(chǎn)瀝青基碳纖維（10t/month）日本東麗公司與美國UCC公司進(jìn)行技術(shù)合作日本東麗公司工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)PAN基碳纖維（1t/month），碳纖維牌號為T300，石墨纖維為M405優(yōu)選內(nèi)容碳纖維及其復(fù)合材料概況續(xù)表：年年 份份主主 要要 事事 項項197219731974197519761979198019811984198619891992美國Hercules公司開始生產(chǎn)PAN基碳纖維日本用碳纖維制造釣竿，美國用碳纖維制造高爾夫球棒日本東邦人造絲公司開始生產(chǎn)PAN基碳纖維（0.5t/month）日本東麗公司擴產(chǎn)5t/month碳纖維釣竿、高爾夫球棒迅速發(fā)展日本東麗公司擴產(chǎn)13t/month碳纖維網(wǎng)球拍商品化美國UCC公司公布利用中間相瀝青制造高模量瀝青基碳纖維“Thornel-P”美國UCC公司的高性能瀝青基碳纖維商品化日本東邦人造絲公司與美國賽蘭尼斯進(jìn)行技術(shù)合作日本住友化學(xué)與美國赫格里斯（Hercules）成立聯(lián)合公司日本碳公司與旭化成工業(yè)公司成立旭日碳纖維公司美國波音公司提出需求高強度、大伸長的碳纖維日本三菱人造絲公司與美國Hitco公司進(jìn)行技術(shù)合作日本東麗公司研制成功高強中模碳纖維T800日本東麗公司研制成功高強中模碳纖維T1000日本東麗公司研制成功高強中強碳纖維M60日本東麗公司研制成功高強中強碳纖維M70J、楊氏模量高達(dá)690GPa6優(yōu)選內(nèi)容二.碳纖維的特性、結(jié)構(gòu)及分類1.碳纖維主要具備的特性:碳纖維的性質(zhì)主要包括力學(xué)性質(zhì)（強度、模量、伸長），熱學(xué)性質(zhì)（熱容、熱導(dǎo)率、熱膨脹），化學(xué)性質(zhì)（氧化性、腐蝕性），電、磁學(xué)等性質(zhì)。就綜合性質(zhì)而言，碳纖維是一種優(yōu)異增強材料，下面主要是其所具備的一些特性密度小、質(zhì)量輕,碳纖維的密度為1.5 2g/cm 3,相當(dāng)于鋼密度的1/4、鋁合金密度的1/2；強度、彈性模量高,其強度比鋼大4 5倍,彈性回復(fù)為100%;熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降,耐驟冷、急熱,即使從幾千攝氏度的高溫突然降到常溫也不會炸裂;7優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的特性摩擦系數(shù)小,并具有潤滑性;導(dǎo)電性好,25時高模量碳纖維的比電阻為775/cm,高強度碳纖維則為1500/cm;耐高溫和低溫性好,在3000非氧化氣氛下不熔化、不軟化,在液氮溫度下依舊很柔軟,也不脆化;耐酸性好,對酸呈惰性,能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸等侵蝕，此外碳纖維還具有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和使中子減速等特性。8優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的品種與規(guī)格碳纖維與玻璃纖維一樣，有長纖維、短纖維，有布、氈，有扭繩或編制繩、三向或多向立體織物等不同形式的產(chǎn)品供應(yīng)。如下將列出主要碳纖維的品種與和性能。碳纖維的特性9優(yōu)選內(nèi)容主要碳纖維的品種和性能碳纖維的特性10優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的結(jié)構(gòu)2.碳纖維的結(jié)構(gòu):碳纖維具有較高的強度和模量是與其結(jié)構(gòu)分不開的，碳纖維的結(jié)構(gòu)取決于原絲結(jié)構(gòu)和碳化工藝,但無論用哪種材料,碳纖維中碳原子平面總是沿纖維軸平行取向，與石墨晶體類似。石墨晶體是三維有序的各項異性材料，沿層平面方向具有非常高的模量，試想發(fā)展層平面與纖維軸向一致的纖維材料，必將會具有高模量由此導(dǎo)致了碳纖維問世。CF的結(jié)構(gòu)石墨片層 石墨微晶（亂層結(jié)構(gòu)）石墨原纖（條帶結(jié)構(gòu)）碳纖維11優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的結(jié)構(gòu)碳纖維結(jié)構(gòu)示意圖用X-射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn),真實的碳纖維結(jié)構(gòu)并不是理想的石墨點陣結(jié)構(gòu),而是屬于亂層石墨結(jié)構(gòu),如右圖所示：構(gòu)成此結(jié)構(gòu)的基元是六角形碳原子的層晶格,由層晶格組成層平面。在層平面內(nèi)的碳原子以強的共價鍵相連,其鍵長為0.1421nm;在層平面之間則由弱的范德華力相連,層間距在0.3360 0.3440nm之間;層與層之間碳原子沒有規(guī)則的固定位置,因而層片邊緣參差不齊。處于石墨層片邊緣的碳原子和層面內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整的基礎(chǔ)碳原子不同。層面內(nèi)部的基礎(chǔ)碳原子所受的引力是對稱的,鍵能高,反應(yīng)活性低;處于表面邊緣處的碳原子受力不對稱,具有不成對電子,活性比較高。因此,碳纖維的表面活性與處于邊緣位置的碳原子數(shù)目有關(guān)。12優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的分類3.碳纖維的分類:(1)根據(jù)碳纖維的力學(xué)性能可分為：通用級碳纖維（GP）和高性能碳纖維（HP）,其中高性能碳纖維又包括中強型（MT）、高強型(HT)、超高強型（UHT）、中模型（IM）、高模型（HM）和超高模型（UHM）等幾種,其高性能碳纖維（HP）的性能如下表性能性能碳纖維碳纖維UHMHMUHTHTIM拉伸模量/GPa400300400200350200250180200拉伸強度/GPa1.71.72.762.02.752.73.0含碳量/%99.899.096.594.599.013優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的分類碳纖維的分類聚丙烯腈基碳纖維（PAN-based）:聚丙烯腈基碳纖維由聚丙烯腈經(jīng)紡絲、預(yù)氧、碳化幾個階段形成。具有高強度、高剛度、重量輕、耐高溫、耐腐蝕、優(yōu)異的電性能等特點,并具有很強的抗壓抗彎性能,一直在增強復(fù)合材料中保持著主導(dǎo)地位。瀝青基碳纖維（pitch-based）:瀝青基碳纖維是以石油瀝青或煤瀝青為原料,經(jīng)瀝青的精制、紡絲、預(yù)氧化、碳化或石墨化而制成。生產(chǎn)原料成本低于聚丙烯腈基碳纖維。黏膠基碳纖維（rayon-based）:黏膠基碳纖維是由主要成分為纖維素的粘膠纖維經(jīng)過脫水、熱解然后碳化而得來的。氣相生長碳纖維（vapor phase-based）:氣相生長碳纖維是以苯、甲烷等做原料經(jīng)過渡金屬鐵、鈷、鎳等它們的合金、化合物為催化劑，氫氣作載氣在還原性氣氛中制成。(2)根據(jù)先驅(qū)體纖維原料的類型可分為：14優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的分類（3）根據(jù)使用目的不同可選用各種基體材料和復(fù)合方式來達(dá)到所要求的復(fù)合效果。碳纖維可用來增強樹脂、碳、金屬及各種無機陶瓷,而目前使用得最多、最廣泛的是樹脂基復(fù)合材料。i.碳纖維增強陶瓷基復(fù)合材料陶瓷具有優(yōu)異的耐蝕性、耐磨性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用產(chǎn)品。但是,它的致命弱點是脆性大,并且對裂紋、氣孔和夾雜物等細(xì)微的缺陷很敏感。用碳纖維增強陶瓷可有效地改善韌性,改變陶瓷的脆性斷裂形態(tài),同時阻止裂紋在陶瓷基體中的迅速傳播、擴展。目前國內(nèi)外比較成熟的碳纖維增強陶瓷基復(fù)合材料（Carbon Fibers Reinforced Silicon Carbide Ceramic Matrix Composites，CFRCMCs）是碳纖維增強碳化硅材料,因其具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能,在高溫下服役不需要額外的隔熱措施,因而在航空發(fā)動機、可重復(fù)使用航天飛行器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。15優(yōu)選內(nèi)容ii.C/C復(fù)合材料C/C復(fù)合材料是碳纖維增強碳基復(fù)合材料的簡稱,也是一種高級復(fù)合材料。它是由碳纖維或織物、編織物等增強碳基復(fù)合材料構(gòu)成。碳/碳復(fù)合材料主要由各類碳組成,即纖維碳、樹脂碳和沉積碳。這種完全由人工設(shè)計、制造出來的純碳元素構(gòu)成的復(fù)合材料具有許多優(yōu)異性能,除具備高強度、高剛性、尺寸穩(wěn)定、抗氧化和耐磨損等特性外,還具有較高的斷裂韌性和假塑性。特別是在高溫環(huán)境中,強度高、不熔不燃,僅是均勻燒蝕。這是任何金屬材料無法與其比擬的。因此廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈彈頭,固體火箭發(fā)動機噴管以及飛機剎車盤等高科技領(lǐng)域。碳纖維的分類16優(yōu)選內(nèi)容碳纖維的分類iii.碳纖維增強金屬基復(fù)合材料碳纖維增強金屬基復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Metal,CFRM)是以碳纖維為增強纖維,金屬為基體的復(fù)合材料。碳纖維增強金屬基復(fù)合材料與金屬材料相比,具有高的比強度和比模量，碳纖維-鋁合金復(fù)合材料在400 高溫下，強度和彈性模量基本無變化;與碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料相比，具有高的耐熱性；與陶瓷相比,具有高的韌性和耐沖擊性能。金屬基體多采用鋁、鎂、鎳、鈦及它們的合金等。目前,在制備碳纖維增強金屬基復(fù)合材料時碳纖維的表面改性主要采用氣相沉積、液鈉法等,但由于纖維增強金屬基復(fù)合材料所用長纖維的價格昂貴,制備工藝復(fù)雜,限制了碳纖維增強金屬基復(fù)合材料的推廣應(yīng)用。17優(yōu)選內(nèi)容iv.碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之一。它以輕質(zhì)、高強、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料,是其他纖維增強復(fù)合材料所無法比擬的。所用的基體樹脂主要分為兩大類,一類是熱固性樹脂,另一類是熱塑性樹脂。熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)集體或帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物組成。CFRP在航空航天領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用,人們甚至將CFRP在航天結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的規(guī)模視為衡量航天結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。隨著碳纖維成本的降低以及復(fù)合材料制造技術(shù)的發(fā)展,土木建筑和海底油田將是碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的新增長點。以碳纖維復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料制作建筑物的橫梁、抗震結(jié)構(gòu),補強、修補或加固橋梁,制造油田勘探和開采器材以及平臺、油、氣儲罐等將會有很大的發(fā)展。碳纖維增強復(fù)合材料分類18優(yōu)選內(nèi)容三.碳纖維的應(yīng)用與發(fā)展1.發(fā)展簡述對于近年碳纖維及其復(fù)合材料的發(fā)展來看，在航空航天領(lǐng)域PAN-CF已成為重要的主導(dǎo)材料，汽車和風(fēng)電葉片則是未來 CFRP的重要市場。日本在CFRP研發(fā)方面，比美歐晚1020 年，然而近年來發(fā)展迅速，而且在碳纖維增強熱固性樹脂和熱塑性樹脂的成型工藝方面都有所創(chuàng)新，值得我國借鑒。碳纖維復(fù)合材料是一種高性能、多功能的先進(jìn)復(fù)合材料。目前,國內(nèi)外學(xué)者對于碳纖維復(fù)合材料的研究熱點主要集中于復(fù)合材料的制備與工藝優(yōu)化以及復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的損傷破壞和承載能力分析等領(lǐng)域。相信隨著我國在碳纖維生產(chǎn)以及復(fù)合材料制備工藝領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展,碳纖維及其復(fù)合材料在建筑、交通、化工等民用領(lǐng)域的應(yīng)用前景將十分樂觀,而其在航空航天及軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也會更加廣泛。19優(yōu)選內(nèi)容碳纖維長絲預(yù)浸料單向預(yù)浸料（無緯布）雙向預(yù)浸料（帶、布）束絲預(yù)浸料織物二維織物三維織物多維織物短切纖維紙粒料微纖（研磨）鍍、噴金屬各種浸漬物短切復(fù)合纖維包覆塑料導(dǎo)線電纜碳纖維很少直接應(yīng)用，大多是經(jīng)深加工制成中間產(chǎn)物或復(fù)合材料，碳纖維及其深加工制品如圖右：碳纖維應(yīng)用與發(fā)展20優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展2.碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和復(fù)合技術(shù)的不斷地提高，碳纖維復(fù)合材料的性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域也逐步的拓寬，接下來將通過其在不同應(yīng)用領(lǐng)域簡要做一些介紹。(1)在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用i.在航空航天及軍事方面的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們?nèi)祟惖幕顒臃秶由熘恋厍蛞酝獾奶?，各種宇宙飛行器、探測器、空間站和人造衛(wèi)星等在太空中運行飛行，在這復(fù)雜環(huán)境中飛行碳纖維復(fù)合材料起了不可替代的作用。在宇宙航天及戰(zhàn)略武器方面應(yīng)用的主要碳纖維增強材料是C/C復(fù)合材料和碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料，可克服在地球大氣層及在太空中高溫、輻射、沖擊磨損、使用壽命和減重等系列問題。21優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展類類 別別應(yīng)應(yīng) 用用 實實 例例利用碳纖維的特性利用碳纖維的特性飛機一次結(jié)構(gòu)材料：主翼、尾翼、機體二次結(jié)構(gòu)材料：輔翼、方向舵、升降舵內(nèi)飾裝材料：舵底板、行李架、廁所、座椅制動剎車盤、剎車片 隱身材料：結(jié)構(gòu)隱身材料輕量化、耐疲勞、耐熱性輕量化、耐疲勞、耐熱性輕量化、耐疲勞、耐熱性輕量化、耐疲勞、耐熱性耐磨損、導(dǎo)熱性宇宙飛行器衛(wèi)星：拋物面天線、太陽能電池梁、殼體結(jié)構(gòu)材料航天飛機：機翼、頭錐、剎車盤輕量化、尺寸穩(wěn)定性輕量化、耐燒蝕、耐熱導(dǎo)彈、火箭噴管、發(fā)動機罩、防熱材料、儀器艙、導(dǎo)彈發(fā)射筒輕量化、耐燒蝕、耐熱其它宇宙空間站、衛(wèi)星發(fā)電站、太空望遠(yuǎn)鏡輕量化、尺寸穩(wěn)定性、耐熱碳纖維及其復(fù)合材料在航空航天、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用22優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展ii.在高新技術(shù)方面的應(yīng)用在核聚變方面的應(yīng)用：氫（H）元素的原子核聚合，可釋放出巨大能量，稱之為核聚變。輕核聚變的燃料是氘（D），海水中氘儲量豐富實現(xiàn)核聚變的裝置稱TOKA-MAK。核聚變過程氫原子同位素氘和氚（T）形成燃料生成氦（He），并釋放高能中子（n），研究中子輻射材料格外重要。而C/C復(fù)合材料具有耐高溫、抗核輻射、極低中激活和中子傷害容限等特性，以其代替石墨作第一內(nèi)壁的熱內(nèi)襯，裝置在失控或運行不正常時C/C復(fù)合材料可作為原液的緊靠件。鈾的分離與濃縮：新一代鈾(U)的濃縮采用高分離系數(shù)的激光分離法，采用極銳利激光照射鈾，僅被 235U吸收使之分離化，并在電極板上 回收，電極板可采用。C/C復(fù)合材料正負(fù)電子對撞機配套的CFRP構(gòu)件：正負(fù)電子對撞機是研究物質(zhì)世界最基本單元的夸克和輕 子的設(shè)備及儀器，可采用碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的濕式纏繞工藝制得束流管主漂移室內(nèi)、外同構(gòu)件。23優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展（2）在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用i.汽車及交通運輸領(lǐng)域中應(yīng)用在全球節(jié)能減排的大潮流下，汽車輕量化的趨勢不可逆轉(zhuǎn)，尤其對于新型混合動力汽車。汽車工業(yè)采用新材料使其輕量化，可顯著提高汽車的整體性能并節(jié)省燃油，使每加侖（1US gal=3.7854dm3）汽油行駛里程顯著提高。減少行駛阻力是降低汽車耗油技術(shù)的一個重要途徑，減小行駛阻力最有效措施是減輕車的重量，CFRP制造汽車部件的減重效果如下，減重效果一般在50%以上部件名稱部件名稱鋼制件鋼制件/KgCFRP制件制件/Kg減重減重/%部件名稱部件名稱鋼制件鋼制件/KgCFRP制件制件/Kg減重減重/%傳動軸小汽車5.62.9548門框7.23.1759載重汽車75.022.770保險杠18.17.360彈簧片小汽車12.73.2782懸臂1.30.8556載重汽車59.013.677A/C托架2.50.6176車頂18.16.863門13.65.858CFRP制造汽車部件的減重效果24優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展在鐵路交通運輸上，磁懸浮列車磁鐵的核心部分是超導(dǎo)線圈并以液氦（4.2K）冷卻，該線圈在大氣溫度（300K）下的磁鐵外槽內(nèi)由負(fù)載支撐體支撐，支撐體除要求剛性和強度外，還應(yīng)具備隔熱性能，可采用CFRP作為使用材料。鐵路機車高速化需要車本身輕量化，需要采用大量的新材料。采用耐火優(yōu)異的酚醛樹脂為基體的CFRP不僅可實現(xiàn)車輛的輕量化，而且防火，運行中噪聲低。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用實例應(yīng)用實例利用特性利用特性汽車及火車使動軸、片簧、發(fā)動機罩、車輪、底盤、保險杠、制動器壓縮天然氣罐（CNG）、消音壁（隔音墻）賽車底盤、車體及制動器摩托車盤形制動器線性發(fā)動機牽引機車、超導(dǎo)列車的支撐件、集裝箱高速列車車廂及制動器、轉(zhuǎn)向架構(gòu)件、自動轉(zhuǎn)動軸高比強度、高比模量、減震吸能、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損碳纖維及其復(fù)合材料在交通運輸領(lǐng)域的具體應(yīng)用25優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展ii.在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用作為一種較為先進(jìn)的材料，碳纖維可用于制造風(fēng)電葉片、新型電池、太陽能暖屋、用于制造半導(dǎo)體單晶的坩堝等許多新能源領(lǐng)域的使用器材。例如，專家對風(fēng)電葉片預(yù)測，當(dāng)風(fēng)電葉片長度超過40 m就需要部分使用碳纖維，當(dāng)前風(fēng)電裝備制造商經(jīng)營舉步維艱，碳纖維在該領(lǐng)域的大批量應(yīng)用也非常艱難，可能的突破思路有兩條：第一是葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計上充分利用碳纖維的優(yōu)勢，全面創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計；第二，從葉片的設(shè)計要求看，碳纖維的模量（中模）是非常重要的指標(biāo)，是與玻璃纖維競爭的關(guān)鍵所在，開發(fā)中模大絲束，提升碳纖維的競爭優(yōu)勢。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用實例應(yīng)用實例利用特性利用特性新能源1.分離油用超級離心機轉(zhuǎn)筒、核反應(yīng)堆第一壁材2.發(fā)動機構(gòu)件及儲能飛輪、風(fēng)力發(fā)動葉片3.太陽能發(fā)電板、拋物面激光器、太陽能熱水器4.燃料電池的電極材料、鉛電池的柵極、鋰電池電極材料5.海上油田勘探和開采器材以及平臺、油、氣、儲罐及管道高比強度、高比模量輕、線膨脹系數(shù)小、耐腐蝕導(dǎo)電減振碳纖維及其復(fù)合材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用26優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展iii.在土木建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，許多新型建材進(jìn)入市場。其中，纖維增強復(fù)合材料在該領(lǐng)域發(fā)展較快，碳纖維是具有優(yōu)越的物理力學(xué)性能的新材料，也是目前性能最好、用途最多的增強纖維，在土木工程結(jié)構(gòu)補強中，使用較多的碳纖維增強塑料是碳纖維片材。碳纖維片材可代替鋼筋，沒有銹蝕現(xiàn)象，可用于高層建筑、海堤工程、橋梁隧道以及海上建筑等等。利用碳纖維的高比強度、高比模量輕、導(dǎo)電、加工性好的特點，具體的碳纖維及其復(fù)合材料可以在土木建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用有：高層建筑的幕墻、絕熱板，圓頂建筑的橫梁、薄材；自動門地板、防靜電地板、采暖地板；增強混凝土，建筑物的結(jié)構(gòu)補強、修補、維修、加固；增強木材復(fù)合材料;超長鐵路橋、公路橋和人行橋的橋墩、隧道的加固及超長件，基礎(chǔ)設(shè)施、抗震結(jié)構(gòu)材料，碳纖維繩索。27優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展28優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展iv.在醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料和活性碳纖維制品在醫(yī)療器械、醫(yī)用器材等方面已廣泛應(yīng)用。主要是利用CFRP和活性碳纖維輕質(zhì)、高比強度、高比模量、X射線透過性、與生物相親相容以及吸附滅菌功能等特性在醫(yī)用領(lǐng)域生產(chǎn)使用。碳纖維的醫(yī)療用途人造牙根、牙床 人造器官：人造心臟瓣膜、人造眼球人造關(guān)節(jié)、人造骨肌腱、韌帶1.生物體用材料 2.高性能醫(yī)療器械X射線儀、超聲波診斷儀、頭托CT掃描、膠片盒放射用床板手術(shù)臺、輪椅步行訓(xùn)練用具、擔(dān)架假肢3.醫(yī)用器材外傷包扎帶血液滲濾器醫(yī)用電熱毯防毒服裝、口罩29優(yōu)選內(nèi)容v.在體育娛樂方面的應(yīng)用世界碳纖維總量的三分之一用來制造體育娛樂器材。高檔的羽毛球拍、網(wǎng)球拍、釣竿、高爾夫球棒和自行車等幾乎都是以碳纖維復(fù)合材料制造的。確實的碳纖維在體育娛樂方面的應(yīng)用有很大、很廣闊的市場，對此，通過列表格的方式在應(yīng)用上做一個簡單的介紹類類 別別應(yīng)應(yīng) 用用 實實 例例利用碳纖維的特性利用碳纖維的特性釣具釣竿、滑輪輕量化、剛性、敏感性網(wǎng)拍類網(wǎng)球拍、羽毛球拍輕量化、剛性、敏感性高爾夫球高爾夫球棒、棒頭輕量化、剛性、敏感性其它冰球棒、滑雪板、自行車、賽車、賽艇、游艇、劃艇、水上劃艇、弓箭、兵乓球拍、冰球鞋輕量化、剛性、敏感性、吸能減震性碳纖維及其復(fù)合材料在體育娛樂方面的應(yīng)用碳纖維應(yīng)用與發(fā)展30優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展vi.在其他方面的應(yīng)用除了上述方面的應(yīng)用以外，碳纖維還可應(yīng)用于以下等幾個主要方面密封填料：用碳纖維增強聚四氟乙烯（PTFE）等復(fù)合材料制成的密封具有耐高溫、耐高壓、耐磨損、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑和使用壽命長等一系列優(yōu)異性能，廣泛用于化學(xué)化肥、石油化工、發(fā)電能源、輕造紙和輕紡機械等許多領(lǐng)域。耐燃織物及特種服裝：以預(yù)氧化纖維經(jīng)紡紗織布制得的布柔軟性、服飾可用性好，形狀不易變形，尺寸穩(wěn)定。并可進(jìn)一步深加工成碳纖維布、活性碳纖維布和石墨纖維布，適于制造耐燃織物及特種服裝。所以，碳纖維是在耐燃織物及特種服裝上有著重要意義的。環(huán)境保護(hù)：活性炭、活性碳纖維及其深加工制品廣泛用于環(huán)境保護(hù)，在凈化氣體、水及回收有機溶劑方面得到了實際的應(yīng)用電熱器材：碳纖維具有導(dǎo)電性能，通電后產(chǎn)生熱，用來制造電熱產(chǎn)品。在這方面，俄羅斯等國應(yīng)用很普遍。音響器材：碳纖維復(fù)合材料的楊氏模量高，比模量大，可用來制作揚聲器。揚聲器是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柕碾娐晸Q能器件。31優(yōu)選內(nèi)容碳纖維應(yīng)用與發(fā)展類類 別別應(yīng)應(yīng) 用用 實實 例例利用特性利用特性電子電氣儀器電視天線、拋物面天線、非磁性導(dǎo)線、面妝發(fā)熱體大型電波望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)儀器、攝像機、半導(dǎo)體支架計算機和傳真機等的電磁屏蔽材料、艦船通訊室設(shè)施拾音臂、揚聲器喇叭、滑動板、磁頭罩、車器構(gòu)件靜電消除刷、柔性刷、電刷高比強度、高比模量輕、線膨脹系數(shù)小、電池屏蔽性好、減振機械紡織機械的框架、箭桿、梭、模具材料大型造紙機、印刷機的滾筒、導(dǎo)輥搬運機械的升降機箱、電梯構(gòu)件、大吊車車壁空壓機軸、離心分離轉(zhuǎn)子密封填料、壓力容器高比強度、高比模量、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕、耐磨損、導(dǎo)熱輕工制品、環(huán)境保護(hù)雨傘、太陽傘的骨架各種加熱器、取暖器治理河流、湖泊污染的凈化材料耐腐蝕性好、耐候性好、導(dǎo)電性好碳纖維及其復(fù)合材料在其他一些方面具體應(yīng)用32優(yōu)選內(nèi)容文檔于2016年9月制作班級：13級高分子材料與工程謝謝觀賞！謝謝觀賞！謝謝觀賞！謝謝觀賞！THANKS33優(yōu)選內(nèi)容