一、碳纖維到底是什么

   碳纖維（Carbon Fiber，簡稱CF）是由聚丙烯腈（PAN）（或?yàn)r青、粘膠）等有機(jī)母體纖維采用高溫分解法在1000攝氏度以上高溫的惰性氣體下碳化（其結(jié)果是去除除碳以外絕大多數(shù)元素）制成的，是一種含碳量在95%以上的無機(jī)高分子纖維

   碳纖維是一種強(qiáng)度高、重量輕、力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。由于碳纖維及其復(fù)合材料優(yōu)異的綜合性能及高附加值，被稱作是21世紀(jì)的“黑色黃金”。在國防軍工及民用領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景，是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資。

二、碳纖維是怎么分類的

   聚丙烯腈(PAN)基碳纖維具有高強(qiáng)度、重量輕、耐高溫、耐腐蝕、優(yōu)異的電性能等特點(diǎn)，并具有很強(qiáng)的抗壓抗彎性能，其生產(chǎn)工藝較其他方法簡單，一直在增強(qiáng)復(fù)合材料中保持著主導(dǎo)地位。由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。

三、碳纖維復(fù)合材料介紹

   碳纖維復(fù)合材料主要是以碳纖維為增強(qiáng)材料，以樹脂，金屬、陶瓷燈作為基體材料，經(jīng)過復(fù)合制成的結(jié)構(gòu)或功能材料。

   目前碳纖維復(fù)合材料以樹脂基復(fù)合材料（CFRP）為主，占全部碳纖維復(fù)合材料市場份額的90%以上。

四、碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用

   碳纖維被喻為是當(dāng)今世界上材料綜合性能的頂峰，是21世紀(jì)的黑色革命，是適應(yīng)宇航、航空、原子能等尖端工業(yè)發(fā)展的需要而研制開發(fā)的一種新材料。

碳纖維作為高性能纖維的一種，碳纖維已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用，從航天、航空、汽車、電子、機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。

   工業(yè)：

   近幾年來碳纖維在宇航領(lǐng)域中應(yīng)用萎縮，在工業(yè)應(yīng)用的市場不斷看好。與宇航和體育休閑用品相比，工業(yè)應(yīng)用對于碳纖維的需求在不斷增長?；A(chǔ)設(shè)施、油氣開采、壓力容器、復(fù)合材料輥?zhàn)?、航海?gòu)件等應(yīng)用不斷開發(fā)，使碳纖維在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)增長。

   醫(yī)療器械：

   在醫(yī)療器械領(lǐng)域，利用其X射線全透射性，其被用于制造X光檢查儀用移動(dòng)平臺(tái)；利用其優(yōu)異的機(jī)械性能，其被用于制造骨科用和器官移植用等醫(yī)療器械，以及制造假肢、矯形器等康復(fù)產(chǎn)品。

   汽車輕量化：

   在交通領(lǐng)域，碳纖維擴(kuò)大應(yīng)用的最大希望在于汽車業(yè)。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)及低碳生活被人們普遍接受，節(jié)能減排已成為汽車工業(yè)的重要研究課題，在能源革新有限的情況下，輕量化是解決問題的關(guān)鍵之一。 碳纖維具有比模量和比強(qiáng)度高、減重潛力大、安全性好等突出優(yōu)點(diǎn)，是汽車輕量化最佳選擇。

   目前碳纖維復(fù)合材料已獲得應(yīng)用或正在研究開發(fā)應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括：飛輪、壓縮天然氣貯罐、燃?xì)馔钙讲考x車裝置，其它部件如蓄電池、活塞、傳動(dòng)軸、彈翼、大梁等。

   體育休閑：

   亞洲用于生產(chǎn)體育休閑用品碳纖維的消耗量是世界上最高的。在亞洲特別是中國正越來越多地生產(chǎn)管狀復(fù)合材料件，像高爾夫球桿和網(wǎng)球拍等，其它還包括箭桿、釣魚竿、自行車架、船槳、滑雪工具、棒球棒、公路賽車、競技?jí)Φ润w育用品。

   導(dǎo)線電纜：

   復(fù)合材料芯材鋁導(dǎo)線以復(fù)合材料芯材替代金屬芯材，為解決架空線弧垂問題開辟了更有效的技術(shù)途徑。2005年，美國CTC公司首次推出商業(yè)化的導(dǎo)線產(chǎn)品，其研制生產(chǎn)的新型導(dǎo)線的強(qiáng)度是同等質(zhì)量鋼芯鋁導(dǎo)線的2倍、傳輸?shù)碾娏魅萘渴瞧渌静匿X導(dǎo)線的2倍、線損較其他芯材鋁導(dǎo)線降低了25%~40%，其高容、高效和低弧垂等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了其他材質(zhì)芯材鋁導(dǎo)線。

   能源領(lǐng)域：

   用高性能碳纖維紙制作質(zhì)子交換膜――燃料電池（PEMFC）的氣體擴(kuò)散層電極材料，已經(jīng)得到各燃料電池制造商的認(rèn)同，從而得到很快發(fā)展。 能源和貯能方面，像風(fēng)力發(fā)電葉片、飛輪、電池等應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。

   軌道交通：

           CFRP是新一代高速軌道列車車體選材的重點(diǎn)，它不僅可使軌道列車車體輕量化，還可以改進(jìn)高速運(yùn)行性能、降低能耗、減輕環(huán)境污染、增強(qiáng)安全性。當(dāng)前，CFRP在軌道車輛領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢：從車箱內(nèi)飾、車內(nèi)設(shè)備等非承載結(jié)構(gòu)零件向車體、構(gòu)架等承載構(gòu)件擴(kuò)展；從裙板、導(dǎo)流罩等零部件向頂蓋、司機(jī)室、整車車體等大型結(jié)構(gòu)發(fā)展；以金屬與復(fù)合材料混雜結(jié)構(gòu)為主，CFRP用量大幅提高。

   土木工程：

   在土木建材領(lǐng)域中，水泥的用量最大，但水泥有脆性大、抗拉強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。為了改善這些弊端，人們利用碳纖維的力學(xué)特性，用混凝土或水泥做基體制成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。隨著碳纖維成本的降低與復(fù)合材料制造技術(shù)的發(fā)展，土木建筑領(lǐng)域已然成為碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的新市場。

   目前的主要應(yīng)用形式：復(fù)合材料棒材、纖維增強(qiáng)膠接層板、碳纖維增強(qiáng)混凝土、碳纖維加固材料等。

五、碳纖維應(yīng)用于加固領(lǐng)域

   碳纖維布加固原理：

   采用高性能的碳纖維配套樹脂浸漬膠粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及強(qiáng)度的目的。

   碳纖維布的應(yīng)用：

   結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固，該材料與配套浸漬膠共同使用成為碳纖維復(fù)合材料，可構(gòu)成完整的性能卓越的碳纖維布片材增強(qiáng)體系，適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護(hù)的加固工程。

   碳纖維，小身材，大能量！

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