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碳纤维配件的发展与应用

编辑:中山巾尚复合材料科技有限公司时间:2019-11-30

碳纤维配件含碳量在95%以上,是一种高强度、高模量纤维的新型纤维材料,因其具有非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好、耐腐蚀性好及良好的导电导热性能、电磁屏蔽性,被称为新材料的优先选择。碳纤维配件有多种分类方式,按原料来源,碳纤维配件分为聚丙烯腈基(PAN)碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维;按性能,分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维;按状态,分为长丝、短纤维和短切纤维;按产品规格,碳纤维划分为宇航级(小丝束)和工业级(大丝束),大丝束碳纤维以民用工业应用为主,小丝束碳纤维主要应用于国防军工和高技术,以及体育休闲用品。目前,用量较大的是PAN基碳纤维,产量约占全球碳纤维总产量的90%。PAN碳纤维配件是一类碳元素质量在90%以上的无机纤维状材料,呈黑色,常规产品为筒卷装。


汽车轻量化需求使得碳纤维配件在汽车领域的应用日趋广泛。碳纤维配件的应用可使汽车车身减轻质量40%~60%,除可减轻质量外,因复合材料碰撞时减少了碎片的产生,大大提高了汽车安全性。目前,宝马公司完成了i3、i8纯碳车身之后,正在研发另一款i系列车型,同时用“CarbonCore”与铝合金、高强钢混合使用,将延伸到5系、6系车型。汽车、通用汽车、丰田汽车则聚焦在碳纤维配件在轮毂、刹车系统、传动轴、内外饰等重要零部件的开发与使用方面。


碳纤维配件在飞机等领域也有较好应用。碳纤维配件与塑料制成的复合材料可用于制造飞机、卫星、火箭等宇宙飞行器,不但推力大而且噪音小。商用飞机对碳纤维需求驱动是巨大的,波音787的主机翼和机身均是碳纤维配件和玻璃纤维增强塑料。


建筑与桥梁的老化趋势明显,碳纤维配件用于建筑补强的市场也越来越大。国际上正在开展碳纤维增强水泥及碳纤维格栅增强混凝土的研究,新兴应用市场还包括深海石油平台、高速铁路及油气管道修补等。