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碳纤维是什么呢?为什么一些高端产品都喜欢用它呢

9577人已浏览 时间 : 2018-12-28 15:15:35

导语:碳纤维这个词现在真的是经常出现,往大了说,碳纤维材料制造的飞机、舰船导弹,往小了说,碳纤维的汽车、自行车,甚至于还有碳纤维的桌椅板凳【如下图所示,就是碳纤维的椅子】,所以为什么碳纤维这么受大家的喜爱?碳纤维实际上就是主要由碳元素构成的纤维,如下图所示,就是最新的碳纤维和头发的对比,比较细的那根就是碳纤维。可以看到碳纤维的一根纤维是有多么细。…

碳纤维这个词现在真的是经常出现,往大了说,碳纤维材料制造的飞机、舰船导弹,往小了说,碳纤维的汽车、自行车,甚至于还有碳纤维的桌椅板凳【如下图所示,就是碳纤维的椅子】,所以为什么碳纤维这么受大家的喜爱?



碳纤维实际上就是主要由碳元素构成的纤维,如下图所示,就是最新的碳纤维和头发的对比,比较细的那根就是碳纤维。可以看到碳纤维的一根纤维是有多么细。



实际上,单独的那一根碳纤维并不是什么稀罕玩意儿,从材料的种类上来说,很普通,比如说一种碳纤维经常使用的材料叫做“聚丙烯腈”,这个东西可能你看着名字很陌生。


。但是只要一说另外一种东西——“腈纶”,大家就会非常熟悉了,腈纶的主要成分就是聚丙烯腈,很多人的衣服就是腈纶的,所以说这些腈纶的衣服跟碳纤维是同宗同源。

那么为什么同样的材料,碳纤维就被称作“黑色黄金”,而腈纶就是普通化纤材料呢?

我们只要把碳纤维放大了,就会知道为什么碳纤维材料跟普通腈纶不是一回事了。可以看到,碳纤维不是单独一根纤维就行的,而是有密密麻麻大量的纤维整齐地排列在一起。

正所谓“众人拾柴火焰高”,就是因为密密麻麻地碳纤维合作在一起,才让这种材料变得非比寻常。而大家看到碳纤维会有草席的纹理,就是因为这些碳纤维是由一束一束的材料编织起来的。


简单说,这些碳纤维丝做的越细、相同尺寸的碳纤维材料里有更多的碳纤维丝,那么这种碳纤维就越厉害,比如说前不久中国刚刚突破的“碳纤维48K大丝束”,就是指的一束碳纤维里面有48000根碳纤维丝,所以相比之前的12K碳纤维要先进很多。


那么说了这么多,碳纤维到底好在哪里呢?

简单来说,碳纤维从材料性质上说,强度高、刚度高、密度低,如下图所示,拉伸强度说的就是用多大的力能拉断,弹性模量表示的是材料受力之后容不容易变形,总之就是数值越大越好。

所以只要对比一下其中的数字就可以发现,碳纤维在这方面的性能远远高于钢、铝合金,然后密度还很低。所以在减重方面,碳纤维起到了非常重要的作用。


而且越是高端的产品对于重量的要求就越是高,比如说飞机,减轻每一千克的重量都是有好处的。下图就是飞机采用的碳纤维材料,可以大大地减重。


当然了,碳纤维还有其他的一些好处,比如说耐腐蚀、没有疲劳现象等等,但是碳纤维也有很严重的缺点,比如说成型困难,无法做成复杂形状的零件,比如说无法维修,比如说抗剪切强度弱等等。

总之,碳纤维是一种非常优异的复合材料。

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