BOB半岛碳纤维八问八答细数碳纤维复合材料的用途及常见问题

　　碳纤维是由含碳量高、热处理不熔融的人造纤维，经过热稳定氧化处理、碳化处理以及石墨化等工艺制成的特种纤维。其力学性能优异，与一般碳素材料不同的是，碳纤维具有很强的各向异性，在沿纤维轴的方向有着很高的强度。碳纤维一般不作为材料单独使用，会与树脂、金属、陶瓷等基质复合，制成碳纤维增强复合材料。考虑到成本控制和工艺问题，目前应用较多的是碳纤维增强树脂基复合材料，能够满足对密度、刚度、重量、疲劳特性等要求严格的领域需求。

　　碳纤维是一种比金属和玻璃纤维强度更高、更坚硬的材料，因此可以用来制造更轻的产品。由于碳纤维是一种各向异性材料，因此在产品设计中也具有更大的灵活性，即：产品设计的自由度很高。除了优异的机械性能外，碳纤维还具有优异的耐化学性和耐腐蚀性，以及导电性、高导热性和低热膨胀BOB半岛碳纤维八问八答细数碳纤维复合材料的用途及常见问题。

　　碳纤维可以连续纤维的形式使用，但有时也可以其他形式使用。例如，它可以短切用于短碳纤维，编织用作织物，或用树脂浸渍等。

　　碳纤维很少单独使用，通常与其他基体材料混合使用。与碳纤维结合的最常见基体材料是热固性树脂，而复合材料最常用的热固性树脂是环氧树脂，它可以与高性能碳纤维相容。此外，其他种类的热固性树脂和热塑性树脂的使用也在增加。除了树脂，还有使用金属、碳、橡胶、水泥和其他材料作为基材的复合材料。

　　通过使用碳纤维复合材料来替代传统材料，可以显著减轻飞机、汽车和其他交通工具的重量。由于较低的重量而产生的较高燃料效率会有效降低CO2排放量，而且该CO2排放量降幅要远大于碳纤维生产过程中所排放的CO2量。此外，碳纤维复合材料也有助于风电叶片的大型化，从而实现更高的风力输出。

　　航天飞行器每减少1kg的重量，运载火箭可以减少500kg，碳纤维复合材料比重小、刚性好、强度高，所以在航天飞行器中很受欢迎。某垂直起落战斗机，碳纤维复合材料的使用量占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据悉，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导 弹发射管等，都是用碳纤维复合材料制成的。

　　碳纤维复合材料用于汽车领域多数是代替钢材，可减质量40%以上，从而节省燃油降低使用成本。据知汽车结构每减质量10%,可节省燃油7%。F1(世界一级方程锦标赛)赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。家用汽车应用复合材料目前也逐渐形成一种趋势，在当前能源紧张、燃油涨价的形势下，尤其是随着电动汽车的风行，必将形成复合材料潜在的应用大户。

　　风力是清洁环保可再生的能源BOB半岛·(中国)官方网站，当前风力发电是能源领域增长最快的，世界上大约以25%的年速率递增。由于单机发电容量越来越大，桨叶叶片越来越长，质量越来越大，强度和刚度的要求越来越高，于是研究人员开始将目光投向碳纤维复合材料。目前的桨叶多用混杂复合材料，以碳纤与玻纤混杂为主，既使受力合理又节省碳纤维用量，从而实现成本控制。

　　碳纤维复合材料有着高达98%以上的透光性BOB半岛·(中国)官方网站，可以作为X光机、CT机、乳腺机等放射医疗器械的部件材料。随着假肢技术的不断发展，碳纤维复合材料还可用于假脚、踝关节、膝关节、接受控等部位的制作，能够让使用者更舒适、更省力。

　　除上述的几个领域，碳纤维复合材料还应用于电子、高速列车、工程建筑、家具、油气田等领域，可以毫不夸张地说，碳纤维复合材料几乎是“无所不能”了。当然了，更多地应用领域还需我们不断地探索开发。

　　由于单根碳纤维非常细，因此在使用过程中很容易发生断裂、形成断丝。漂浮在空气中的碳纤维断丝会对健康和设备产生不利影响。因此，一般需要小心处理碳纤维材料，并在处理时使用局部排气通风。此外，在处理碳纤维时，一定要将其与一般废物分开，并将其作为工业废物进行处理。

　　由于碳纤维具有一定的导电性，漂浮在空气中的碳纤维断丝如果进入设备，可能会导致其短路。因此，须保护电气系统，防止碳纤维进入。由于碳纤维具有刚性的，且直径较细，如果它们粘附在皮肤和粘膜上，会引起瘙痒或疼痛。因此，要尽可能减少碳纤维工作环境中皮肤和粘膜的外露，如果碳纤维粘附在皮肤上，用水冲洗而不要搓洗。

　　由于预浸料通常是由热固性树脂制成的，所以在一定温度下会发生固化。因此，除非在交付后立即使用，否则应将其储存在-18ºC或更低的温度下。如果将其冷冻储存在冰箱中，建议使用包装膜进行密封处理并水平放置。

　　碳纤维是一种轻质高强度材料，被广泛应用于航空、汽车、体育器材等领域。然而，碳纤维也有致命弱点。 首先，碳纤维容易受到冲击和压缩而产生微裂纹，这种微裂纹会逐渐扩大并最终导致材料失效。这是由于碳纤维的强度和刚度是各向同性的，而不是各向异性的。因此，在设计碳纤维材料时，需要考虑到受力方向的影响，以避免微裂纹的产生。 其次，碳纤维难以修复。一旦碳纤维材料出现损坏，很难进行修复。这是因为碳纤维的结构非常复杂，由数以千计的纤维束组成，这些纤维束又由数以百万计的碳纤维单根组成。因此，即使是微小的损坏，也会导致整个材料的失效。此外，由于碳纤维的表面光滑，难以进行粘接和修补。 综上所述，碳纤维虽然具有轻质高强的优点，但也存在着微裂纹易产生和难以修复的弱点。在使用碳纤维材料时，需要注意材料的受力方向和避免损坏的发生。

　　碳纤维的脆弱易碎是由其结构特性所决定的。碳纤维的分子结构呈现出纤维状，这种结构决定了碳纤维的强度和刚度都非常高BOB半岛·(中国)官方网站，但同时也导致其脆性较大。一旦碳纤维遭受到一定程度的冲击或弯曲，就很容易发生裂纹和断裂。 碳纤维易磨损也是其另一个致命弱点。虽然碳纤维的强度和刚度都非常高，但是由于其表面光滑，容易产生微小的摩擦，导致磨损加剧。特别是在高速运动的情况下，碳纤维的磨损会更加严重，这也是碳纤维在运动器材领域中使用寿命较短的原因之一。

　　碳纤维的强度会受到环境因素的影响。在高温、高湿、紫外线等环境下，碳纤维的强度会受到削弱，从而影响其使用寿命和安全性能。这也是为什么在航空和汽车领域，碳纤维的使用需要经过严格的检测和评估。 碳纤维的价格昂贵。相比于传统的金属材料，碳纤维的生产成本更高，因此其价格也更贵。这也是为什么在一些领域，如普通民用汽车和建筑领域，碳纤维的应用还不够普及的原因之一。

　　由于碳纤维的生产过程中需要耗费大量的能源和原材料，同时碳纤维的回收利用也存在技术难题，因此碳纤维的生产和使用对环境造成了很大的影响。为了减少碳纤维对环境的影响，需要加强碳纤维回收利用技术的研究，提高碳纤维的再利用率，从而降低碳纤维的生产成本和环境污染。