碳纤维是什么材料

如题所述

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。

含碳量在90%以上,以腈纶和粘胶纤维为原料,经高温氧化碳化而成,被广泛应用于汽车材料、体育用品、土木建筑等多个领域中。

碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性。

碳纤维具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维,这也使其在航空航天、土木工程、军事、赛车与其他竞技体育运动制品中很受欢迎。

碳纤维是含碳量高于90%的无机 高分子纤维。其中含碳量高于99%的称 石墨纤维。碳纤维的 微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。  碳纤维各层面间的间距约为3.39到3.42A,各平行层面间的各个碳原子,排列不如石墨那样规整,层与层之间借 范德华力连接在一起。

通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成,其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。  

当 孔隙率低于某个临界值时,孔隙率对碳纤维复合材料的层间 剪切强度、 弯曲强度和 拉伸强度无明显的影响。有些研究指出,引起 材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。孔隙体积含量在0-4%范围内时,孔隙体积含量每增加1%,层间剪切强度大约降低7%。

通过对碳纤维 环氧树脂和碳纤维双马来亚胺树脂 层压板的研究看出,当孔隙率超过0.9%时,层间剪切强度开始下降。由试验得知,孔隙主要分布在纤维束之间和层间界面处。并且孔隙含量越高,孔隙的尺寸越大,并显著降低了层合板中层间界面的面积。

当材料受力时,易沿层间破坏,这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。另外孔隙处是应力集中区,承载能力弱,当受力时,孔隙扩大形成长裂纹,从而遭到破坏。

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第1个回答  2023-07-08
碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,碳纤维质量比金属铝轻,但强度高于钢铁,并具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料,不仅具有碳材料的固有本征特性,也有纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。更多发热片加热片加微信 :smxfrp
碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好,良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
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第2个回答  2023-08-17
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。材料特性碳纤维主要由碳元素组成,具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 。
具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性,外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向。