碳纖維是50年代初應(yīng)火箭、宇航及航空等尖端科學(xué)技術(shù)的需要而產(chǎn)生的，現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用于體育器械、紡織、化工機(jī)械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著尖端技術(shù)對新材料技術(shù)性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現(xiàn)，這在技術(shù)上是又一次飛躍，同時也標(biāo)志著碳纖維的研究和生產(chǎn)已進(jìn)入一個高級階段。
由碳纖維和環(huán)氧樹脂結(jié)合而成的復(fù)合材料，由于其比重小、剛性好和強(qiáng)度高而成為一種先進(jìn)的航空航天材料。因?yàn)楹教祜w行器的重量每減少1公斤，就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤。所以，在航空航天工業(yè)中爭相采用先進(jìn)復(fù)合材料。有一種垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)，它所用的碳纖維復(fù)合材料已占全機(jī)重量的1/4，占機(jī)翼重量的1/3。據(jù)報道，美國航天飛機(jī)上3只火箭推進(jìn)器的關(guān)鍵部件以及先進(jìn)的MX導(dǎo)彈發(fā)射管等，都是用先進(jìn)的碳纖維復(fù)合材料制成的。
現(xiàn)在的F1（世界一級方程錦標(biāo)賽）賽車，車身大部分結(jié)構(gòu)都用碳纖維材料。頂級跑車的一大賣點(diǎn)也是周身使用碳纖維，用以提高氣動性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。
優(yōu)勢
1、高強(qiáng)度（是鋼鐵的5倍）
2、出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)
3、出色的抗熱沖擊性
4、低熱膨脹系數(shù)(變形量小)
5、熱容量?。ü?jié)能）
6、比重?。ㄤ摰?/5）
7、優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能
碳纖維是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500℃所形成的纖維狀碳材料，其碳含量在90%以上。早在1879年，Edison曾發(fā)明用碳纖維做電燈絲，但直到1950年美國才制成了具有一定機(jī)械性能的碳纖維，使碳纖維能夠作為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，開始了碳纖維發(fā)展的新階段，它具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱和遠(yuǎn)紅外輻射等諸多優(yōu)異性能。它可以依復(fù)合材料形式減輕構(gòu)件重量，從而提高構(gòu)件的技術(shù)性能?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航天航空、新型紡織機(jī)械、石油化工、醫(yī)藥器械、汽車、機(jī)械制造、建筑行業(yè)、文體用品、電信、電加熱等高新技術(shù)領(lǐng)域。它的廣泛應(yīng)用將會極大的改變我們的生活方式和提高我們的生活質(zhì)量。
用碳纖維復(fù)合的工程材料優(yōu)于金屬材料，其抗拉強(qiáng)度高于鋼材于3～4倍；鋼度高于2～3倍；耐疲勞性高于2倍；重量比鋼材輕3～4倍；熱膨脹小4～5倍。它的出現(xiàn)使纖維復(fù)合材料具有更廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
3 PAN基碳纖維的應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料是為滿足航天、航空等軍事部門的需要而發(fā)展起來的新型材料，但因一般工業(yè)部門對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求不及上述部門嚴(yán)格，故開發(fā)應(yīng)用的周期較短，推廣應(yīng)用的很快。被廣泛應(yīng)用于各種民用工業(yè)領(lǐng)域。碳纖維除用于高溫絕熱材料及除電刷子之外，一般并不單獨(dú)使用，常加入到樹脂（以環(huán)氧、酚醛為主）、金屬或陶瓷、碳、水泥等基體中，構(gòu)成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是一種極為有用的結(jié)構(gòu)材料。它不僅質(zhì)輕、耐高溫，而且有很高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量
3.1 航空航天
碳纖維復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比剛度(比模量)、耐高溫、可設(shè)計性強(qiáng)等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，是導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、雷達(dá)[10]等結(jié)構(gòu)上不可或缺的戰(zhàn)略材料。航空則以客機(jī)、直升機(jī)、軍用機(jī)為主要應(yīng)用對象。
3.2 文體和醫(yī)療用品
文體休閑用品是碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域，高爾夫球桿、網(wǎng)球拍和釣魚桿是三大支柱產(chǎn)品，其次是自行車、賽車、賽艇、弓箭、滑雪板、撐桿和樂器外殼等。醫(yī)療領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)上用的移植物、縫合線、假肢、人造骨骼、韌帶、關(guān)節(jié)以及x光透視機(jī)等。
3.3 一般工業(yè)
碳纖維復(fù)合材料在汽車工業(yè)用于汽車骨架、活塞、傳動軸、剎車裝置等；在能源領(lǐng)域應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電葉片、新型儲能電池、壓縮天然氣貯罐、采油平臺等；碳纖維因其質(zhì)輕高強(qiáng)和極好的導(dǎo)電性及非磁性而在電子工業(yè)中用于制備電子儀器儀表、衛(wèi)星天線[11]、雷達(dá)等；碳纖維增強(qiáng)材料(CFRC)與鋼筋混凝土相比，抗張強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度高5-10倍，彎曲韌度和伸長應(yīng)變能力高20~30倍，重量卻只有l(wèi)/2，已被廣泛應(yīng)用于房屋、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土結(jié)構(gòu)增強(qiáng)工程中。
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