碳纖維板的特性及主要應(yīng)用領(lǐng)域
2020-03-20
碳纖維板是碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品形式的一種，與金屬鈦、鋁和鋼相比，碳纖維板通常是更好的材料選擇。
1、碳纖維板的優(yōu)異特性：
1.1、具有高強(qiáng)度，耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性能良好 碳纖維板具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的6倍以上，彈性模量優(yōu)于鋼材，具有優(yōu)異的抗蠕變性能、耐腐蝕性和抗震性。
1.2、重量輕、柔韌性好
碳纖維板比鋼材強(qiáng)度高、質(zhì)量僅為鋼的1/5，有較高的韌性，可以盤卷，能以較大長度供應(yīng)而無須搭接。
1.3、施工便捷、施工質(zhì)量易保證
沒有潮濕作業(yè)，無需大型施工器具，無需現(xiàn)場固定設(shè)施。碳纖維板長度可任意剪裁，施工簡單，工期短。材料不用預(yù)加工，工序方便，板材允許交叉。
1.4、良好的耐久性和耐腐蝕性
耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境的腐蝕，無須定期維護(hù)。且對內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用，能達(dá)到雙重加固修補(bǔ)之目的。
2、碳纖維板的種類：
碳纖維板按照結(jié)構(gòu)組成可以分為以下幾種：
0°/90°平衡疊層碳纖維板：在縱向和橫向上均具有出色的強(qiáng)度和剛度。它們的一側(cè)具有紋理，以便于粘合，而另一側(cè)則可以選擇光澤、亞光或紋理飾面。
準(zhǔn)各向同性碳纖維板：設(shè)計(jì)用于多個方向的加載，這種0°/ 90°/ 45°織物由于在45°方向上的額外剛度而非常適合于扭轉(zhuǎn)或離軸加載。
預(yù)浸料碳纖維板：當(dāng)需要最大強(qiáng)度或重量剛度時使用。這些碳纖維板由單向碳纖維預(yù)浸料和/或斜紋織物碳纖維預(yù)浸料制成。這些板在熱壓機(jī)中制造，可提供更大的纖維量，減少的空隙和更高的溫度性能。預(yù)浸料碳纖維板有標(biāo)準(zhǔn)模量、高模量和超高模量不同類型。
3、碳纖維板主要應(yīng)用領(lǐng)域
3.1、航空航天應(yīng)用
碳纖維板在飛機(jī)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，生產(chǎn)的所有碳纖維中有30％用于航空航天工業(yè)。除了減輕飛機(jī)的負(fù)荷外，它比金屬和其他傳統(tǒng)材料更容易維護(hù)。
碳纖維在航空航天工業(yè)中的另一大用途是在工具設(shè)計(jì)中。飛機(jī)生產(chǎn)中使用的許多工具非常大，笨重且笨拙。使用FEA計(jì)算，在某些情況下，使用碳纖維制造工具時，這些工具的重量可以減少多達(dá)75％。
3.2、軍事用途
在野外，軍事裝備通常必須以最少的資源進(jìn)行長距離移動，減少設(shè)備重量意味著減少移動設(shè)備的能量。這等同于節(jié)省時間、氣力和成本。碳纖維板用于許多軍事應(yīng)用，從雷達(dá)結(jié)構(gòu)到戰(zhàn)術(shù)裝備再到用于監(jiān)視任務(wù)的無人機(jī)。
3.3、醫(yī)療用途
由于碳纖維是X射線可穿透的，這意味著它對X射線透明并且在放射圖像中顯示為黑色，因此它是許多醫(yī)療應(yīng)用的理想材料。除了在負(fù)載下保持臨界強(qiáng)度和剛度外，即使反復(fù)暴露于X射線或γ射線輻射下，碳纖維也不會斷裂。這使得碳纖維板非常適合成像設(shè)備結(jié)構(gòu)以及假肢，甚至正在研究碳纖維來增強(qiáng)受損的十字韌帶。
3.4、家用碳纖維板
碳纖維是家庭裝飾中的新時尚，目前市場上可以找到各種由碳纖維板制成的家用產(chǎn)品。碳纖維家具輕巧、耐用、易于清潔，并具有高端高科技外觀。如今，還可以找到從手機(jī)殼、浴缸到碳纖維制成的領(lǐng)結(jié)的各種東西。這些應(yīng)用程序僅受想象力的限制。
3.5、展會展板
此外，作為加固補(bǔ)強(qiáng)材料，碳纖維板可用于混凝土梁抗彎、抗剪加固、混凝土樓板、橋板加固補(bǔ)強(qiáng)；混凝土、磚砌體墻、剪刀墻補(bǔ)強(qiáng)；橋墩、樁等柱加固補(bǔ)強(qiáng)；煙囪、隧道、水池、混凝土管等加固補(bǔ)強(qiáng)；鋼筋混凝土構(gòu)造物的平板及梁的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)；壁和平板周邊的開口處補(bǔ)強(qiáng)；木造建筑物的梁等的補(bǔ)強(qiáng)；橋板、橋腳、桁的補(bǔ)強(qiáng)；隧道、電纜管道的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng) 以及預(yù)應(yīng)力加固系統(tǒng)。
來源：中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部
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