一、碳纤维及其复合材料
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。1969年,日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维,结合美国、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝基碳纤维的生产。
碳纤维比重小,因此有很高的“比强度”。碳纤维属于聚合物碳,是有机纤维经固相反应转变为纤维状的无机碳化合物。碳纤维是一种新型非金属材料,它和它的复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能,碳纤维单独使用时主要是利用其耐热性、耐蚀性、导电性和其它性质。国内外碳纤维生产现状及发展趋势碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。碳纤维增强陶瓷基复合材料
陶瓷具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性和化学稳定性,广泛应用于工业和民用产品。它的弱点是对裂纹、气孔和夹杂物等细微缺陷很敏感。
而碳纤维增强陶瓷基复合材料(CMC-Cf)在克服陶瓷材料脆性的同时,发挥了其比强度高、耐高温性能优异等优点,同时碳纤维作为增强相,实现了复合材料的轻量化并具有优良的力学性能、抗磨损性能和热传导性能,成为高温结构材料的研究热点。目前,CMC-Cf的基体主要有碳、碳化硅、微晶玻璃以及多元多层复合材料等。然而CMC-Cf在温度高于400℃时,一旦与氧化介质接触,碳纤维将被氧化,性能迅速下降,影响材料的整体性能和使用寿命。因此,它在体育用品方面得到了广泛的应用,其用量几乎占全世界碳纤维总消耗量的40%左右1)。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、汽车、体育器材、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等,这些都是碳纤维对现在社会生活的重要贡献。从开始的高新科技产品中的使用逐渐的广泛应用于和民用领域,像碳纤维发热产品,碳纤维采暖产品,碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。可见碳纤维的用处是越来越大。国外引进,产品以12K的T300级碳纤维为主导产品,并准备引进成熟的预浸料生产线。