針對玻璃材質(zhì)纖維(Glass Fiber)的模量低、耐熱性不理想,難以滿足航空航天工業(yè)受力結構的應用需求,在20世紀60年代發(fā)展了強度(strength)特別高的、高模量、低密度(單位:g/cm3或kg/m3)的碳(C)纖維。碳纖維的發(fā)展可以追溯(trace back)到到1880年,愛迪生用棉、亞麻等纖維制成用做電燈絲的碳絲,因太脆、易級化、亮度低,后改為鎢(wolfram)絲。直到20世紀50年代,為了解(Find out)決武器隔熱問題(Emerson)碳纖維才再次走進人們的視野,這次,它有了突破性的進步,受到各個不同的行業(yè)的歡迎。
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美國聯(lián)合碳(C)化物(carbide)公司(Company)研究(research)出人造絲為原料進行碳纖維的工業(yè)生產(chǎn)(Produce),商品牌號為Thomel 。
碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。碳纖維復合材料在復合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使其復合材料領域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維復合材料。
碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術,保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。1962年,日本大阪技術研究所研究出以聚丙烯睛為原料的聚丙烯睛基碳纖維。1964年,英國皇家研究所的Watt等人在預氧(Oxygen)化和碳化時對聚丙烯睛纖維施加應力牽伸,制得了強度特別高的(strength)、高摸量的碳纖維。l963年,日本的大谷衫郎以瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)為原料也成功制出碳纖維。此后,碳纖維向著高強度、高模量方向發(fā)展。我國從20世紀70年代也產(chǎn)碳纖維,不過發(fā)展緩慢品種少,性能一般,產(chǎn)量低。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,碳纖維已經(jīng)在力學性能、工業(yè)化生產(chǎn)(Produce)、品種、應用等方面技術日趨成熟,1995年以來,國外幾家主要的高性能碳纖維生產(chǎn)(Produce)廠家的生產(chǎn)(Produce)能力不斷擴大,成倍增長,進入了大發(fā)展新時期。 隨著時代的發(fā)展,碳纖維的種類多樣,按照力學能力不同,可以分為中強型、高強型、超高強型、中模型、高模型;按照功能可以分為受力結構用碳纖維、耐焰碳纖維、活性碳纖維、導電碳纖維、潤滑碳纖維、耐磨碳纖維等。碳纖維材料(Material)性能測試(TestMeasure)
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