碳纖維複合材料應用領域是什麼?

2020-09-15 江蘇博實碳纖維

  碳纖維複合材料是先進複合材料中重要的增強材料,被廣泛的應用用於國防工業領域,是軍用飛機、無人機、軍用箱體、火箭、飛彈、衛星、艦船等先進裝備不可缺少的戰略性材料。在風力發電、體育休閒、交通運輸、汽車工業、能源、化工、建築等民用領域也有著廣泛的應用。

  江蘇博實碳纖維科技有限公司作為一家專業的碳纖維製品定製企業,擁有經驗豐富的技術研發團隊和先進的生產工藝,今天小編力邀江蘇博實的戚工為大家講述一下碳纖維應用在哪些方面?

  一、碳纖維複合材料在太空飛行器上的應用

  碳纖維是現代航天技術中不可或缺的材料,被廣泛應用於火箭、空間站、衛星、飛彈武器等領域。將碳纖維複合材料應用在戰略飛彈的彈體和發動機殼體上,可大大減輕重量,提高飛彈的射程和突擊能力,如美國80年代研製的洲際飛彈三級殼體全都採用碳纖維和環氧樹脂複合材料。碳纖維應用在太空飛行器上可以大幅降低結構重量,因而可顯著提高燃料效率。採用碳纖維與塑料製成的複合材料製造的飛機以及衛星、火箭等宇宙飛行器,噪音小,而且因質量小而動力消耗少,可節約大量燃料。據報導,航天飛行器的質量每減少1kg,就可使運載火箭減輕500千克。


  二、碳纖維複合材料在軌道交通中的應用

  碳纖維複合材料是新一代高速軌道列車車體選材的重點,它不僅可使軌道列車車體輕量化,還可以改進高速運行性能、降低能耗、減輕環境汙染、增強安全性,碳纖維複合材料在軌道交通領域應用已經逐漸成為一種趨勢。金屬製造的軌道列車,車體強度高,但重量大,能耗高;以C20FICAS不鏽鋼地鐵列車為例,其每千米能耗約為3.6×107 J(即10 kWh),運行15 萬km約消耗540 000 GJ能量;碳纖維複合材料應用於列車車體,可使整車重量減少30%,大約可以節能27,000×30%=8,100 GJ73。


  三、碳纖維在體育休閒領域的應用

  碳纖維在下遊應用較多的還是體育休閒領域,球棒和球拍框架是體育應用中出現較多的。據估計,每年的球棒的產量為3400萬副。全世界40%的球棒都是由碳纖維製成的。網球拍框架的市場容量約為每年700萬副,類似球桿、釣魚竿、網球拍、羽毛球拍、冰球棍、自行車、帆板桅杆、航海船體等運動用品都是碳纖維的重要應用。碳纖維還應用在划船、賽艇、水上飛行器等其它體育休閒運動中。


  四、碳纖維在醫療器械領域的應用

  碳纖維複合材料是製作醫療床板的優秀材料,用碳纖維複合材料製作的醫療床板射線透過率高達97%以上,成像更加清晰,碳纖維醫療床板相比傳統醫療床板重量減輕約45%。並且化學性質穩定,抗腐蝕能力強,即便和酒精、藥物、血液等常見醫療物品長期接觸也不會出現腐蝕,清理方便。


  五、碳纖維複合材料在汽車領域的應用

  碳纖維材料也成為汽車製造商青睞的材料,在汽車內外裝飾中開始大量採用。碳纖維作為汽車材料,最大的優點是質量輕、強度大,重量僅相當於鋼材的20%到30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車製造採用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進展,並帶來節省能源的社會效益。


  以博實為某客戶定製的碳纖維汽車後備箱蓋為例,在普通材質的汽車後備箱蓋上,用重物敲擊,表面會產生凹陷和掉漆現象,而碳纖維汽車後備箱蓋比較堅硬,大力敲擊表面不會產生破損,並且能迅速反彈重物。目前市面上出現很多碳纖維複合材料的汽車,比普通鋼材的汽車重量能減少60%。與普通汽車相比,它們質量輕、速度快、油耗還低,在同樣用油情況下,碳纖維汽車至少每小時多開50km。

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    碳纖維是含碳量在90%以上的碳素材料,與其他高性能的纖維相比具有最高的比強度和比模量,因此,力學性能十分優異。此外,碳纖維還具有密度低、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電導熱性、電磁屏蔽性、易加工性等優良性能。因此,碳纖維被廣泛的應用於軍事及民用工業的各個領域,在航空航天所作出的卓越貢獻尤其受矚目。
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    碳纖維複合材料還具有良好的耐酸鹼鹽腐蝕性能,這個性能使其在某些領域有著無可比擬的競爭力,尤其是在電動汽車、無人機、機器人領域。碳纖維複合材料的應用首先興起是在航空航天領域,例如太空梭機頭、機翼、艙門等部件;衛星的構架、天纖維、太陽能翼片底板、太陽能電池板,包括太空站和天地往返運輸系統上一些比較關鍵的零部件也採用的是碳纖維複合材料。
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    在碳纖維複合材料家族中,不同的基體選擇可以造就出性能差異巨大的製品,目前使用率最多的便是熱固型的樹脂材料,這種材料做基材能夠很好的發揮出碳纖維的優勢,但是也純在難回收、效率低、成本高等缺陷,熱塑性的碳纖維復材相對這方面來說佔有明顯的優勢。
  • 熱塑性碳纖維複合材料比熱固性碳纖維的優勢是什麼
    在碳纖維複合材料家族中,不同的基體選擇可以造就出性能差異巨大的製品,目前使用率最多的便是熱固型的樹脂材料,這種材料做基材能夠很好地發揮出碳纖維的優勢,但是也純在難回收、效率低、成本高等缺陷,熱塑性的碳纖維復材相對這方面來說佔有明顯的優勢。
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    【復材資訊】熱固性和熱塑性碳纖維增強複合材料有什麼區別 2020-06-29 02:46 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 熱固性和熱塑性碳纖維增強複合材料有什麼區別
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