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碳纤维是一种高性能纤维,它是指有机纤维经高温碳化后,形成的含碳量在85%以上的碳素纤维。顾名思义,它不仅具有碳材料的优良特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性,是新一代的增强纤维。
碳纤维具有高比强度,高比模量,耐高温,耐腐蚀,耐疲劳,抗蠕变,导电,传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。它既可以作为结构材料的增强剂承载负荷,又可作为功能材料发挥作用,因而广泛应用于航空航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域。目前,几乎没有其它任何一种材料能兼具如此众多的特性。从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景,综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能,不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。
碳纤维的性能参数:碳纤维的密度是1.6~2.15g/cm3, 拉伸强度在2.2GPa以上,模量在230GPa以上。(拉伸强度变化范围为2548~7056MPa,模量为(2.30~5.88)×105MPa,断裂伸长为0.6%~2.4%)高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小。因此,具有高的比强度和比模量,它比绝大多数金属的比强度高7倍以上,比模量为金属的5倍以上。
近些年来,碳纤维等先进复合材料行业发展十分迅速,碳纤维在高端复合材料市场中应用已相当普及,主要包括军民用航空、体育休闲及民用工业三大领域。