碳纖維是一種聚合物,有時(shí)也稱為石墨纖維。它是一種非常堅(jiān)固的材料,同時(shí)又非常輕巧。碳纖維的強(qiáng)度是鋼的五倍,而韌性則是鋼的兩倍。盡管碳纖維比鋼更堅(jiān)固,但比鋼輕。使其成為許多零件的理想制造材料。這些只是碳纖維在制造中受到工程師和設(shè)計(jì)師青睞的幾個(gè)原因。
碳纖維由細(xì)的,結(jié)實(shí)的碳晶體細(xì)絲制成,用于增強(qiáng)材料。碳纖維比人的頭發(fā)細(xì),當(dāng)像紗線一樣纏繞在一起時(shí),碳纖維就可以增強(qiáng)強(qiáng)度。然后可以將其編織在一起以形成布料,如果需要采用永久形狀,可以將碳纖維鋪在模具上并用樹脂或塑料涂覆。
除了堅(jiān)固之外,碳纖維還包括:
●剛性高
●抗拉強(qiáng)度高
●重量強(qiáng)度比低
●高耐化學(xué)性
●耐高溫
●熱膨脹率低
因此,碳纖維在航空航天,汽車,軍事和娛樂應(yīng)用等許多行業(yè)中非常受歡迎。
碳纖維簡史
碳纖維的歷史可以追溯到1879年,當(dāng)時(shí)托馬斯·愛迪生(Thomas Edison)在高溫下烘烤棉線或竹子銀,然后將其碳化成全碳纖維長絲。到1958年,在俄亥俄州克利夫蘭市郊外發(fā)明了高性能碳纖維。盡管這些纖維效率低下,但它們包含約20%的碳,并且強(qiáng)度和剛度特性低。
1963年,在英國的一個(gè)研究中心開發(fā)了一種新的制造工藝,在那里,碳纖維的強(qiáng)度潛力得以實(shí)現(xiàn)。
碳纖維的制造方法:碳纖維制造工藝概述
碳纖維由部分化學(xué)和部分機(jī)械的過程制成。首先從拉長的纖維束開始,然后將其加熱到非常高的溫度,同時(shí)不允許與氧氣接觸以防止纖維燃燒。這是發(fā)生碳化的時(shí)間,即纖維內(nèi)部的原子劇烈振動(dòng),從而排出了大部分非碳原子。這樣就留下了由長且緊密互鎖的碳原子鏈組成的纖維,僅剩下少數(shù)非碳原子。
由聚丙烯腈形成碳纖維的典型步驟包括紡絲,穩(wěn)定化,碳化,處理表面和上漿。
碳纖維可以做什么?
幾乎所有的東西。如果您想要碳纖維品脫玻璃,可以這樣做。ICE用碳纖維和其他復(fù)合材料制成了許多不同的形狀,包括:
自行車車架
飛機(jī)機(jī)翼
汽車傳動(dòng)軸
管道
貨柜
螺旋槳葉片
汽車零件
根據(jù)energy.gov上的一篇文章,碳纖維復(fù)合材料可以將乘用車的重量減少50%,這將使燃油效率提高近35%,而不會(huì)影響汽車的性能或乘員的安全性。