碳纖維是什么？

碳纖維是由碳原子結(jié)合起來而形成的一個(gè)長鏈。纖維非常堅(jiān)硬、勞固和質(zhì)量輕，被應(yīng)用于各種優(yōu)異的建筑材料。碳纖維材料由各種原材料塊制成，包括紗線、單向編織物和其它幾種依次用于創(chuàng)建復(fù)合 的部分

 平紋碳纖                                  斜紋碳纖

在這些目錄中還有很多子類需要進(jìn)一步細(xì)化。例如不同的碳纖維條紋會(huì)對(duì)組成部分及最終產(chǎn)品產(chǎn)生不同的性能。為了創(chuàng)造一個(gè)拉伸及壓縮都強(qiáng)硬的碳纖組成部分，需要一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)建基內(nèi)部及維持其外形。環(huán)氧樹脂是一種具有良好抗壓及形變的{yx}材料，通常用于組建這個(gè)結(jié)構(gòu)使碳纖憑該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)加固。由于樹脂密度小因此可以用于創(chuàng)建質(zhì)量輕的部件且非常堅(jiān)固。當(dāng)制作一個(gè)部件時(shí)許多不同的方法可以利用，包括濕法疊涂、真空袋壓成型、樹脂傳遞、匹配模具、嵌件成型、拉擠成型和許多其它的方法。此外，選擇不同的樹脂可以產(chǎn)生不同的性能

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強(qiáng)度、硬度與其它材料的比較

碳纖非常堅(jiān)固，這是典型的工程材料方面的強(qiáng)度重量比和剛度重量比的衡量，特別是在增加重量會(huì)導(dǎo)致生命周期成本或不滿意表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。一種材料的硬度是由它的彈性系數(shù)進(jìn)行測量的，碳纖的系數(shù)典型值20 msi(138 Gpa)和它的{zd0}拉伸強(qiáng)度典型值是500 ksi(3.5 Gpa)。高強(qiáng)度和硬度的碳纖材料同樣具有更高的應(yīng)用價(jià)值，可以通過專業(yè)的熱處理工藝。相比鋁2024-T3的系數(shù)典型值只有10 msi和{zd0}拉伸強(qiáng)度典型值只有500 ksi，而4130鋼的系數(shù)典型值是30 msi和{zd0}拉伸強(qiáng)度典型值是125 ksi。

      作為例子，一個(gè)平紋碳纖板具有6msi的彈性系數(shù)和83 lbs/ft3的體積密度。作為對(duì)比，鋁的密度是169 lbs/ft3，它的重量硬度是8.8 x 108 ft。因此即使一個(gè)普通的平紋碳纖板的重量硬度也比鋁高18%比鋼高14%。當(dāng)考慮一個(gè)定制的強(qiáng)度加強(qiáng)的碳纖板以及同時(shí)增加強(qiáng)度及硬度的芯材時(shí)，很明顯先進(jìn)的碳纖復(fù)合材料可以應(yīng)用到廣泛

優(yōu)勢與劣勢

碳纖加強(qiáng)復(fù)合材料具有幾個(gè)在高級(jí)材料及系統(tǒng)利用的{yx}特性。碳纖2個(gè)常見的應(yīng)用是重量令人滿意下對(duì)強(qiáng)度和硬度的要求，包括太空、軍事結(jié)構(gòu)、機(jī)器人、風(fēng)力發(fā)電、生產(chǎn)設(shè)備、體育器材及其它很多方面。當(dāng)結(jié)合其它材料時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高韌性，某些特定的應(yīng)用也會(huì)應(yīng)用到碳纖的導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性。{zh1}，除了基本的力學(xué)特性，碳纖維具有獨(dú)特的和美麗的表面光潔度。

      雖然碳纖具有其它材料無法比擬的特性，但同時(shí)也有些方面需要進(jìn)行權(quán)衡。首先固態(tài)碳纖不易變形，當(dāng)在輕度彎曲情況下不會(huì)變形，相反一旦超過極限碳纖將完成破壞。在設(shè)計(jì)過程中工程師必須理解這種特性，特別是在安全因素的設(shè)計(jì)考慮下。同時(shí)值得注意的是碳纖復(fù)合材料比傳統(tǒng)的材料昂貴的多。使用碳纖生產(chǎn)高質(zhì)量的建筑材料(例如固態(tài)碳板，夾板，管)時(shí)要求比較高的水平和許多錯(cuò)綜復(fù)雜的過程，建造自裝配、高度優(yōu)化的部件和組件要求非常高的技術(shù)等級(jí)和特殊的工具和設(shè)備。

碳纖VS金屬

當(dāng)設(shè)計(jì)組合部件時(shí)不能簡單的比較碳纖、銅鋁或塑料的屬性，因?yàn)檫@些材料基本是一樣的（所有點(diǎn)的特性相同），都具有相同的性質(zhì)（各軸的特性也相同）。相比之下，碳纖的力量集中在它的軸心方向，就此碳纖的特性和方向{zd0}程度的影響基機(jī)械性能。碳纖部件是綜合的既不是均勻的也不是各方向的。

      碳纖的性能和鋼鐵相近同時(shí)其重量和塑料相近，因此碳纖的強(qiáng)度重量比（和硬度重量比）遠(yuǎn)高于鋼鐵和塑料。具體的細(xì)節(jié)取決于部件的建造和應(yīng)用，例如一個(gè)泡沫芯層具有很高的彎曲力量重量比，但不一定壓縮或擠壓，它們的結(jié)構(gòu)是{wy}的，因此在你的應(yīng)用中我們不可能使用碳纖來代替相同厚度的鋼鐵。確定特定需求的產(chǎn)品的安全性和舒適性是客戶的責(zé)任，這是經(jīng)過工程分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。