紡織品檢驗(yàn)與貿(mào)易畢業(yè)論文-碳纖維的性能與應(yīng)用-在線瀏覽
2024-07-31 11:37本頁面
【正文】 比鋼大 4 倍多。碳纖維的密度 是鋁合金的 1／ 2，還不到鋼鐵的1／ 4，由于碳纖維的比強(qiáng)度和比彈性模量特別高，所以對那些要求全面減輕自重的物體，如宇航用品、交通用品、體育比賽用品就有更大的意義。） 纖維細(xì) 碳纖維的外表很平凡，粗看起來像人的頭發(fā)，但比人的頭發(fā)要細(xì)的多，將幾十根碳纖維合在一起才與人的頭發(fā)一樣粗細(xì)，碳纖維的線密度可達(dá) 。除了質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 75%的硝酸和硫酸外，鹽酸、硝酸 、硫酸和一些有機(jī)溶劑腐蝕不了碳纖維。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%的硝酸中只是稍有膨脹。 即耐低溫 ,又耐高溫 在 180℃的低溫下，許多材料都變的佷脆，連平時(shí)很堅(jiān)固的鋼鐵也會(huì)變得比普通玻璃還易破碎。在 3000— 4000℃的高溫下，絕大多數(shù)的耐火材料都會(huì)立即融化，但是在沒有氧氣的情況下，碳纖維在這樣的高溫下也是巍然不 動(dòng)。 理論上，隨著溫度的升高，在 2500℃時(shí)，碳纖維的強(qiáng)度不僅不降低反而比室溫的強(qiáng)度還要提高一 倍。但在碳纖維的性能與應(yīng)用 第 8 頁 共 19 頁 2021℃以上的高溫下，碳纖維的強(qiáng)度和彈性模量卻仍能基本保持。碳纖維的耐驟冷驟熱性能很好，其制品即使從 3000℃的高溫一下子猛降到室溫也不會(huì)炸裂。碳纖維受到溫度變化時(shí)，它的長度方向上不是熱脹冷縮，而是熱縮冷張，他的膨脹系數(shù)是個(gè)負(fù)數(shù)。 常溫下導(dǎo)熱性能良好，高溫下導(dǎo)熱性能低 導(dǎo)熱性是材料傳導(dǎo)熱量能力大小的一個(gè)物理性能指標(biāo)。隨著溫度的升高，碳纖維的導(dǎo)熱性逐漸變低，在2021℃以上的高溫下，它的導(dǎo)熱性要比在常溫時(shí)低五、六倍。因此，碳纖維是一種很好的高溫隔熱材料，可以用于火箭、真空電爐外殼。碳纖維由于是纖細(xì)的纖維結(jié)構(gòu)，所以它的材質(zhì)又與織物的性質(zhì)有聯(lián)系，碳纖維制成的碳線、碳布具有柔軟性，可以做成柔軟的“電阻絲”，用在一些特殊的環(huán)境中，它們的電阻值可以通過制造過程中控制碳化溫度來調(diào)節(jié)。同時(shí)，這種柔軟的電阻絲在運(yùn)行中不會(huì)變脆，不會(huì)產(chǎn)生局部過熱，是一種電阻加熱最有前途的新材料。這種材料具有巨大的表面積，而且表面上的碳原子處于“活化” 狀態(tài)，很容易與其他化學(xué)物質(zhì)結(jié)合。他的通氣阻力僅為后者的 1／ 5~1／ 2，吸附有機(jī)溶劑、硫的氧化物和氮的氧化物等有害氣體的能力為后者的 ~2 倍多。這樣，一張 5mm 厚的多孔碳纖維紙就能起到 20100mm 厚的顆粒狀活性炭 的作用。其表現(xiàn)為：一是吸附速度快。二是脫吸附速度快。這種多孔活性炭碳纖維可以制成絲線、織品和氈，所以使用起來特別方便。一般經(jīng)過 20 次再生處理后，其性能仍能保持不變。 具有耐輻射，能反射中子等特性 碳纖維的性能 材料 彈性模量（ Pa） 抗拉強(qiáng)度(Pa) 密度(kg/m3) 比彈性模量(Pa m3/kg) 普通Ⅲ型 202100 106 2021 106 103 120210 103 1200 103 普通Ⅱ型 250000 106 3000 106 103 140000 103 1700 103 高模量Ⅰ型 400000 106 2500 106 103 210000 103 1300 103 石墨須晶 720210 106 20210 106 103 330000 103 9100 103 碳纖維的缺點(diǎn) 比較脆，怕受壓和剪切 碳纖維隨能承受大的軸向拉力，但比較脆。 抗氧化性差 談下內(nèi)在高溫下容易生成二氧化碳，所以不耐氧化。從而及時(shí)地采取措施來防止構(gòu)件發(fā)生意外的斷裂和破壞。因此，碳纖維在斷裂之前沒有任何明顯征兆，人們不能在事故發(fā)生之前采取預(yù)防措施。碳纖維氈的密度為 ~，在 20℃時(shí)的熱導(dǎo)率為 6 105~3 104W/（ m碳纖 維氈和碳素短纖維的其他用途還有：填充塔的填料，侵蝕性氣體和液體的過濾材料，催化劑的載體，燃料電池和蓄電池的電極。 木建筑 幕墻、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設(shè)跨度大的管線、海水和水輪結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發(fā)熱嵌板、抗震 救災(zāi)用補(bǔ)強(qiáng)材料。 5 碳纖維的發(fā)展前景 我國碳纖維工業(yè)目前處于小中試階段，從國內(nèi)市場及原料來看，聚丙烯氰基碳纖維為主。據(jù)有關(guān)資料介紹，用于民間航空的飛機(jī)在近幾十年將大量采用碳纖維的復(fù)合材料來減輕飛機(jī)的自身重量。據(jù)了解山東威海生產(chǎn)的釣魚竿已使用美國、日本進(jìn)口的碳纖維。由于我國在碳纖維材料生產(chǎn)研發(fā)方面相對還處在落后的境況，高質(zhì)量的碳纖維材料還是依靠日韓 進(jìn)口，所以價(jià)格居高不下，但隨著國內(nèi)合資、合作形式的出現(xiàn)，以碳纖維為核心技術(shù)的產(chǎn)品卻已經(jīng)走入了尋常消費(fèi)者的家中。在飛機(jī)制造工業(yè)方面已顯出對碳纖維的更大需求量。 據(jù)調(diào)查， 國內(nèi)碳纖維這一塊還處于起步（研發(fā)）階段。進(jìn)一步降低成本和開發(fā)紡絲、不溶化技術(shù)；提高質(zhì)量，擴(kuò)大瀝青基碳纖維在復(fù)合材料方面的應(yīng)用；突破高溫爐技術(shù)；制定我國碳纖維生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)碳纖維的發(fā)展，加快科研成果向商品化、工業(yè)化轉(zhuǎn)化，使我國盡快在這方面趕上先進(jìn)國家水平。 碳纖維是一種高性能、多功能的新型材料，在石油、建筑等工業(yè)能獲得廣泛應(yīng)用，價(jià)格應(yīng)具有可接受性，因此降低價(jià)格便成為擴(kuò)大應(yīng)用或者碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的關(guān)鍵 6 結(jié)論 隨著人們物質(zhì)需求的不斷增加，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們將面臨
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