碳纖維材料與玻璃纖維材料比,哪個好?

2020-12-05 江蘇博實碳纖維

江蘇博實科技：碳纖維和玻璃纖維都屬於新材料中的無機非金屬材料，都能作為複合材料中的增強材料。常會有人將這兩種材料進行比較，今天博實帶大家來分析一下兩者各有什麼優缺點。

　什麼是碳纖維？

碳纖維是一種碳含量超過90%以上的高強度、高模量的纖維，可用聚丙烯腈、粘膠纖維、瀝青纖維等原絲做原料，經高溫氧化碳化製成。可以與金屬、陶瓷、樹脂等基質混合製成碳纖維複合材料，用途廣泛。碳纖維的比重一般為1.70 g/cm3～1.80g/cm3，強度為1200 MPa～7000MPa，彈性模量為200 GPa～400GPa，熱膨脹係數接近於零，甚至可為負值（～1.5×10的-6次方）。

碳纖維板

碳纖維材料的優點有哪些？

1、碳纖維材料比重小、比強度和比模量高；

2、非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間；

3、溫差變化或者長時間作業無蠕變，拉伸係數小（1.6%），熱膨脹係數小且具有各向異性；

4、X射線透過性好，導電導熱性能良好、電磁屏蔽性好等。

5、可設計性強，可以通過改變鋪層角度或者數量來改變碳纖維產品的力學性能；

6、碳纖維與玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉縴維相比，楊氏模量是其2倍左右；

7、耐腐蝕性好，在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性突出。

碳纖維圓管

碳纖維材料的缺點有哪些？

1、碳纖維製品屬於定製產品，指向性很高，而且由於碳纖維的原材料和生產成本特別高，所以要想實現碳纖維產品量產是比較難的，價格上不具優勢；

2、碳纖維複合材料雖然拉伸強度高，但是剪短強度弱，在加工的時候需要進行複雜的應力計算；

3、碳纖維是脆性材料，受力過大不會發生形變，而是直接斷裂，所以碳纖維產品在損壞後無法修復只能更換；

4、目前應用較多的是熱固性碳纖維複合材料，二次回收困難，重複利用率差。

碳纖維無人機機臂

碳纖維的應用領域有哪些？

1、碳纖維在傳統使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成複合材料。碳纖維已成為先進複合材料最重要的增強材料。

2、土木建築領域：碳纖維也應用在工業與民用建築物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結構等的加固補強， 在鐵路建築中，大型的頂部系統和隔音牆在未來會有很好的應用，這些也將是碳纖維很有前景的應用方面。

3、碳纖維是火箭、衛星、飛彈、戰鬥機和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰略基礎材料。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。

4、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。

5、碳纖維在運用在運動休閒領域中，像球桿、釣魚竿、網球拍羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船體等運動用品都是碳纖維的主要用戶之一。碳纖維運用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品也可以看到碳纖維的身影。

什麼是玻璃纖維？

玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，種類繁多，是以葉臘石、石英砂、石灰石、白雲石、硼鈣石、硼鎂石七種礦石為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝製造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米，相當於一根頭髮絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經濟各個領域。

玻璃纖維透波天線罩

玻璃纖維材料的優點有哪些？

1、拉伸強度高，伸長小(3%)；

2、彈性係數高，剛性佳；

3、彈性限度內伸長量大且拉伸強度高，故吸收衝擊能量大；

4、為無機纖維，不易燃燒，絕緣性好，耐化學性佳；

5、吸水性小；

6、尺度安定性，耐熱性均佳；

7、加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態之產品；

8、透明可透過光線；

9、與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發完成；

10、價格便宜，可實現量產。

玻璃纖維GPS天線罩

玻璃纖維材料的缺點有哪些？

1、玻璃纖維與碳纖維相比，雖然價格上有優勢，但是碳纖維材料的性能要優越得多；

2、就拉伸強度而言,玻璃纖維材料比不過碳纖維材料，碳纖維最高3000~5000MPa，玻璃纖維的拉伸強度為1000-2000MPa；

3、玻璃纖維材料性脆，耐磨性較差；

4、透波率高，電磁屏蔽性能差。

玻璃纖維透波天線罩

　玻璃纖維的應用領域有哪些？

1、用於3d列印技術。

2、用於生產電絕緣用玻璃纖維，也大量用於生產玻璃鋼用玻璃纖維。

3、用於生產玻璃纖維表面氈等，也用於增強瀝青屋面材料。

4、用於軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。

5、用於高性能增強（水泥）混凝土中的一種新型的綠色環保型增強材料。

6、用於地下管道、貯罐等開發。

總體來說，碳纖維複合材料要比玻璃纖維複合材料更具性能優勢，但也不是說玻璃纖維材料就一無是處，首先玻璃纖維材料在價格上比較有優勢，在兩者能替代，技術要求不是很高的領域，首先考慮的可能是玻璃纖維材料。玻璃纖維材料絕緣性能好，不導電，透波性好，碳纖維複合材料導電性好，電磁屏蔽性好，雖然互為優缺點，但也決定了兩者在領域的專注適用性。具體應該選用什麼材料還是應該根據自己的技術要求和預算來決定。

（本文系江蘇博實原創，如需轉載，請保持文章完整性並註明出處，謝謝！）

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