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現在碳纖維在各行各業都很火熱。 都說碳纖維復合材料拉伸強度高,模量大,密度小,具有較高的比強度和很高的比模量。與傳統金屬材料相比,碳纖維復合材料質量輕,強度高,具有明顯的優勢。那么碳纖維的強度高到什么程度呢?
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小,密度約為1.75/cm3,因此有很高的比強度。
碳纖維是一種力學性能非常優異的增強新材料,其抗拉強度、彈性模量高,日本一些公司的產品強度可達6000MPa以上,是鋼筋的10倍,玻璃纖維的2倍,模量是玻璃纖維的4倍!
碳纖維的制作工藝是由含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維如聚丙烯腈(PAN等),經熱穩定氧化處理(除掉PAN中的氮元素)、碳化處理及石墨化等工藝制成的。其主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在強度、剛度、重量、疲勞特性等方面有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩定性高的場合應用。碳纖維是20世紀50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的,現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。
說了這么多,其實大家可能問為什么彈性體中幾乎沒有涉及到碳纖維,但其實碳纖維是比玻璃纖維更好的一種增強材料,而且由于可以導電,是可以起到抗靜電的作用,但是碳纖維目前的成本居高不下,進口的通用T700價格就買到150-200元/Kg,所以碳纖維主要是用于某些高端領域中使用。
然而,碳纖維除了作為高分子和彈性體的增強材料以外,其實這個產品還有一個非常重要的用途——用作導電發熱線。 碳纖維的導電發熱線是相對于傳統的不銹鋼發熱體而言的,利用碳纖維可導電的原理經通電后轉化為熱能而成,具有如下優勢:
1、升溫迅速。能產生人體需要的生命之光遠紅外線8μm-15μm。
2、電熱轉換效率高,節省電能。碳纖維電熱體是一種全黑體材料,電熱轉化效率比金屬發熱提高30%,電熱效率約100%。
3、抗拉強度高。
在相同的允許的電流負荷面積下,碳纖維的強度比金屬絲高6—10倍,在使用過程中不會發生折斷,因此在電熱過程中抗拉強度沒有什么改變。
4、斷線不起弧,有效杜絕火災的發生。
5、重量輕,有效減輕構件重量,從而提高了構件技術性能。
6、化學性能穩定(耐腐蝕,不易被氧化)。在無氧狀態下加熱到3000度,其機械性能不發生任何變化,在電熱狀態下克服了金屬絲、PTC、碳化硅電熱體強度低,易氧化燒斷的缺點。
7、使用壽命長——碳纖維發熱體與建筑同壽命。
流行的一部分家用地板采暖系統就是使用碳纖維發熱線發熱進行加熱,主要由碳纖維發熱線、溫控器(傳感器)電線等組成,通過鋪裝在室內地板層下,此時碳纖維作為電熱體有著金屬、PTC等電熱體所不可比擬的諸多的優異性能,從目前情況看,未來發展態勢良好。
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小,密度約為1.75/cm3,因此有很高的比強度。
碳纖維是一種力學性能非常優異的增強新材料,其抗拉強度、彈性模量高,日本一些公司的產品強度可達6000MPa以上,是鋼筋的10倍,玻璃纖維的2倍,模量是玻璃纖維的4倍!
碳纖維的制作工藝是由含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維如聚丙烯腈(PAN等),經熱穩定氧化處理(除掉PAN中的氮元素)、碳化處理及石墨化等工藝制成的。其主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在強度、剛度、重量、疲勞特性等方面有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩定性高的場合應用。碳纖維是20世紀50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的,現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。
說了這么多,其實大家可能問為什么彈性體中幾乎沒有涉及到碳纖維,但其實碳纖維是比玻璃纖維更好的一種增強材料,而且由于可以導電,是可以起到抗靜電的作用,但是碳纖維目前的成本居高不下,進口的通用T700價格就買到150-200元/Kg,所以碳纖維主要是用于某些高端領域中使用。
然而,碳纖維除了作為高分子和彈性體的增強材料以外,其實這個產品還有一個非常重要的用途——用作導電發熱線。 碳纖維的導電發熱線是相對于傳統的不銹鋼發熱體而言的,利用碳纖維可導電的原理經通電后轉化為熱能而成,具有如下優勢:
1、升溫迅速。能產生人體需要的生命之光遠紅外線8μm-15μm。
2、電熱轉換效率高,節省電能。碳纖維電熱體是一種全黑體材料,電熱轉化效率比金屬發熱提高30%,電熱效率約100%。
3、抗拉強度高。
在相同的允許的電流負荷面積下,碳纖維的強度比金屬絲高6—10倍,在使用過程中不會發生折斷,因此在電熱過程中抗拉強度沒有什么改變。
4、斷線不起弧,有效杜絕火災的發生。
5、重量輕,有效減輕構件重量,從而提高了構件技術性能。
6、化學性能穩定(耐腐蝕,不易被氧化)。在無氧狀態下加熱到3000度,其機械性能不發生任何變化,在電熱狀態下克服了金屬絲、PTC、碳化硅電熱體強度低,易氧化燒斷的缺點。
7、使用壽命長——碳纖維發熱體與建筑同壽命。
流行的一部分家用地板采暖系統就是使用碳纖維發熱線發熱進行加熱,主要由碳纖維發熱線、溫控器(傳感器)電線等組成,通過鋪裝在室內地板層下,此時碳纖維作為電熱體有著金屬、PTC等電熱體所不可比擬的諸多的優異性能,從目前情況看,未來發展態勢良好。
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