碳纖維特點及性質

碳纖維特點及性質

　　碳纖維呈黑色，堅硬，具有強度高、重量輕等特點，是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在35000MPa以上，是鋼的7.9倍，抗拉彈性模量為230000MPa～430000MPa，高于鋼。因此CFRP的比強度，即材料的強度與其密度之比可達到20000MPa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為590MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，構件自重愈小；比模量愈高，構件的剛度愈大。從這個意義上已預示了碳纖維在工程上的廣闊應用前景。縱觀多種新興復合材料，如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料的優異性能，眾多專家預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。

　　PAN碳纖維及其復合材料具有以下特征（其中括號內為碳纖維的纖維軸方向的特征）：（1）機械特性，與金屬相比，密度小，質輕；模量高，高剛性；強度高；疲勞強度高；耐磨耗性、潤滑性優良；振動衰減性優良；（2）耐熱性、安定性，熱膨脹系數小，尺寸穩定性好；具有導熱性；在惰性氣體中耐熱性優良；（3）電傳導及電磁波屏蔽性，具有導電性；具有電磁波屏蔽性；（4）X射線透過性優良；屬多種導性材料，針對其目的可設計出適當的結構體。

　　2007年，日本主要碳纖維生產商東麗公司與日產汽車等企業聯手開發出了使用碳纖維的尖端材料，可大幅減輕汽車主要部件，如底盤的重量。新技術可使汽車整體重量減輕1成，提高燃效性能4%～5%。另外，耐沖擊性可達到原來的1.5倍。這些廠家計劃3年后在市售車上應用此新技術。在全球為減排溫室氣體而強化燃效規定的背景下，這一新技術有望加快以鋼鐵為主的汽車原材料的轉變。

　　底盤是汽車底部的骨架，是與發動機等同等重要的基礎部件。此前，曾在將發動機的動力傳導給車輪的傳動軸上采用過碳纖維。如果新技術達到實用水平，則是首次在汽車主要部件上采用碳纖維。以高級乘用車為例，目前的鋼鐵底盤重量約達300kg，如果改用碳纖維與樹脂合成的碳纖維強化塑料，則可降低到150kg左右，1.5t左右的汽車總重量由此可減輕1成。另外，在發生碰撞事故時，底盤會發生變形，從而吸收沖擊力。假定在時速60km下發生碰撞事故，底盤的能量吸收量可提高到1.5倍，從而可減輕人體所受的沖擊。