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碳纤维的性能、技术指标、优势和使用寿命

日期:2017年03月10日         文章点击数:

1、碳纤维的性能:

(1)碳纤维制造方法:

碳纤维是一种纤维状的碳素材料。根据碳纤维制造所选用的原料不同和制造工艺的不同,具有不同的拉伸强度和拉伸模量。目前碳(石墨)纤维按选用原料与制造工艺,有两大类制造方法。

    a.气相生长法:采用碳氢化合物在催化剂的作用下,通过加热过程裂解结晶制作。

    b.有机前驱体法:按采用的原纤维不同又分为聚丙烯晴基、黏胶基、沥青基、酚醛基的碳纤维。

(2)碳纤维的化学性能:

碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。除强氧化性酸等特殊物质外,在常温常压附近,几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用,很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍,从碳素材料的化学性质分析,在≤250℃环境下,碳素材料即没有明显的氧化发生,也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构,因此气孔率高达25%左右,在加热过程易产生吸附气体脱气情况,这样的过程更有利于我们稳定电气性能和在电热领域的应用。

(3)碳纤维的物理性能:

    a.热学性质

碳素材料因石墨晶体的高度各向异性,而不同于一般固体物质与温度的依存性,从工业的应用角度来看,碳素材料比热大体上是恒定的。几乎不随石墨化度和碳素材料的种类而变化。

   b.导热性质

碳素材料热传导机理并不依赖与电子,而是依靠晶格振动导热,因此,不符合金属所遵循的维德曼-夫兰兹定律。根据有关资料介绍,普通的碳素材料导热系数极高,平行于晶粒方向的导热系数可与黄铜媲美。

   c.电学性质

碳素材料电学性质主要与石墨晶体的电子行为和不同的处理温度有关,石墨的电子能带结构和载流子的种类及其扩散机理决定了上述性质。碳素材料这类电学性质具有本征半导体所具备的特征,电阻率变化主要与载流子的数量的变化有关。


2、碳纤维的有关技术指标:

碳纤维的力学性能分为普通级和高性能级,具体性能指标如下:

普通级的性能:拉伸强度≥3.0Gpa;拉伸模量≥230Gpa。

高性能级的性能:拉伸强度≥4.0Gpa;拉伸模量≥390Gpa。


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