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            什么是碳纖維?

            Join Date: 2021-03-29

            碳纖維是一種聚合物,也稱為石墨纖維,因為它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,所以它非常堅固,同時又非常輕巧。碳纖維相比鋼,不僅強度是鋼的五倍,剛性更是鋼的兩倍,而且比鋼輕得多。使其成為許多零件的理想制造材料。這些只是碳纖維在制造中受到工程師和設(shè)計師青睞的幾個原因。

            碳纖維比人類的頭發(fā)細(xì),當(dāng)像紗線一樣纏繞在一起時,碳纖維就可以增強強度。所以可以將其編織在一起以形成布料,如果需要采用永久性形狀,只需要再將碳纖維鋪在模具上,然后涂上樹脂或塑料的簡單加工就完成了。

            因為碳纖維剛性高,抗拉強度高,重量強度比低,高耐化學(xué)性,耐高溫,熱膨脹率低,因此,碳纖維在航空航天,汽車,軍事和娛樂應(yīng)用等許多行業(yè)中非常受歡迎。

            Carbon fibre

            碳纖維簡史:

            碳纖維的歷史可以追溯到1879年,英國人斯旺最早用碳絲制造電燈泡的燈絲,后來托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)在高溫下烘烤棉線或竹子銀,然后將其碳化成全碳纖維長絲,做出了實用的白熾燈碳燈絲。不過由于1910年庫里奇發(fā)明了拉制鎢絲的方法,燈絲全面改用鎢絲,早期的碳纖維研究被打入冷宮。到1958年,在俄亥俄州克利夫蘭郊外發(fā)明了高性能碳纖維。盡管這些纖維效率低下,但它們包含約20%的碳,并且強度和剛度特性低。1963年,在英國的一個研究中心開發(fā)了一種新的制造工藝,在那里,碳纖維的強度潛力得以實現(xiàn)。20世紀(jì)50年代以后,為了解決導(dǎo)彈噴管和彈頭耐高溫和耐腐蝕等問題,美國研制出粘膠基碳纖維。雖然它已發(fā)展頗久,在民用領(lǐng)域的技術(shù)卻還不成熟。真正高強度的碳纖維制造成本居高不下,導(dǎo)致推廣起來也極其不易。

            碳纖維制造工藝概述

            碳纖維由部分化學(xué)和部分機械的過程制成。首先,將長束纖維拉長,然后將其加熱到很高的溫度,同時不允許與氧氣接觸,以防止纖維燃燒。這是發(fā)生碳化的時間,即纖維內(nèi)部的原子劇烈振動,從而排出了大部分非碳原子。這樣就留下了由長且緊密互鎖的碳原子鏈組成的纖維,僅剩下少量非碳原子。

            由聚丙烯腈形成碳纖維的典型步驟包括紡絲,穩(wěn)定化,碳化,處理表面和上漿。

            碳纖維可以做什么?

            因為碳纖維是許多材料的輕質(zhì)替代品,所以,碳纖維幾乎能替代所有的制品,比如自行車車架,飛機機翼,汽車傳動軸,管道,貨柜,螺旋槳葉片,汽車零件,運動器材等。

            碳纖維目前在汽車制造上有著顯著的效果,碳纖維復(fù)合材料可以將乘用車重量減少50%,這將使燃油效率提高近35%,而不會影響汽車的性能或乘員的安全性。這是車輛制造歷史上的又一個里程碑。

            Carbon fibre bikes

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