碳纤维复合材料的发展及应用.pdf

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1、·32掌iENG工INEER程INGP塑LAST料ICSA应PPLIC用ATIONVo1．43．No．11doi：lO．3969~．issn．1001-3539．2015．11．030碳纤维复合材料的发展及应用张菡英，刘明(山东师范大学，济南250014)摘要：碳纤维复合材料作为一种先进的复合材料，由于其优异的轻质高强性能和很好的耐疲劳、耐腐蚀、耐高温、易加工成型等特性，所以除了可以应用于航天、航空、军事等高尖技术领域外，近年来在机械电子、建筑材料、交通运输、化工、医疗器械等日常应用行业也得到了迅速发展。从几个不同领域分别阐述了碳纤维复合材料的应用及其发展前景。、关键词：碳纤维复

2、合材料；应用中图分类号：TQ327．3文献标识码：A文章编号：1001．3539(2015)11．0132．04DevelopmentandApplicationsofCarbonFiberReinforcedPolymetZhangHanying，LiuMing(ShandongNormalUniversity，Jinan250014，China)Abstract：Asoneoftheadvancedcompositematerial，carbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)iswellknownduetoitsabilitiesoflightwei

3、ght，highrobustness，hilghaseismic，anti-fatiguedandresistancetohightemperature．Recently，CFRPhasquicklydevelopmentnotonlyinhightechnicalfieldsofaviation，spaceandmilitaryindustry，butalsoincommonapplicationsofmachineryelectronics，buildingmaterials，transportation，chemicalindustryandmedicalapparatus

4、．The，presentandfutureapplicationsofCFIPindifferentfieldswerediscussed．Keywords：carbonfiberreinforcedpolymer；applications碳纤维复合材料(CFRP)问世于20世纪四、五十年代，模量也比钢高。‘最早由美国开始制造。1950年，在美国空军基地，人们在(2)密度小，强度高：CFRP的密度是其它金属材料密度2O00~C的高温下首次通过牵引人造丝制备得到了CFRP，随的0．5倍左右。高性能的CFRP强度能达到钢材的十几倍】。后CFRP进入到了高速发展时期。1959年美国联合

5、碳化物(3)抗疲劳特性好：CFRP的疲劳极限是拉伸强度的公司以粘胶纤维为原丝制成纤维素基CFRP；1969年日本70％一80％，远大于一般金属的疲劳极限(40％～50％)。东丽公司研制成功高比强度和高比模量的碳纤维。碳纤维(4)抗震性能好：CFRP中基体纤维界面可以吸收较大的生产，在国际上一直由美、日两国主导，目前日本东丽、东的震动能量，因此抗震性能好。邦和三菱人造丝三家日本公司，占据世界70％以上的高性(5)可设计性强：CFRP具有各向异性，可以通过改变各能军用碳纤维生产份额，而以Akzo和Zoltek为代表的美国铺层的方向和层数来得到满足强度、刚度和各种特殊需求1。公司，则占

6、领了低端碳纤维的生产市场】。(6)高温性能好：CFRP在400~C的高温下强度和弹性模碳纤维在我国的发展自“六五”以来一直是国家重点研量几乎无变化，而铝合金在400℃下强度显著下降，弹性模发和实施科技产业化的攻关项目，经过三十多年的发展，目量几乎下降到零。前碳纤维T300的生产从设备到产品已实现百分之百国产化；(7)成型性好：易于大面积整体成型。2008年开始兴建的T700碳纤维产业化生产线，目前年产量2在我国航天领域的应用可达300t，主要设备的国产化率达98％；2012年7月我国CFRP由于耐高温、比强度高和比模量高等力学特性而又建成了首条T800碳纤维产业化线。但比起美日两

7、国来说，在航空航天领域被作为结构材料使用。主要应用有卫星结我国的差距仍然很大，在产量和高端产品上还远远不能满足构、运载火箭、精密支撑结构件以及空间站大型结构桁架和国防和国民经济的需求。太阳能电池机架等】。1CFRP的特性与其它材料比，CFRP具有如下特性口]：联系人：张菡英，副教授，主要从事化工机械与材料研究(1)比强度、比模量高：CFRP的比强度比钢高5倍，比收稿日期：2015。08。29张菡英，等：碳纤维复合材料的发展及应用1332．1卫星结构都很高，以能确保相机在轨获得清晰