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碳纤维材料的应用优势和在我国的现状
作者:admin 发布日期:2022/5/14 关注次数: 二维码分享

碳纤维是一种含碳量在百分之90以上的无机高分子纤维,其中含碳量超过百分之99的又称石墨纤维。碳纤维具有相当独特和出众的物理和化学性能,它具有高强度、高模量、耐腐蚀、、耐磨擦、耐高温、导电和导热等多种优异的性能,堪称材料工业的明珠。碳纤维与各种基体经过复合工艺后制成的碳纤维复合材料,早就在航空航天和军事领域得到了广泛应用,碳纤维复合材料也在民用领域得到了大量应用。简单地说,碳纤维的密度仅有不到2吨/立方米,钢材的数分之一,强度却是钢材的10倍以上,其性能优势可想而知。

碳纤维复合毡

碳纤维的关键力学指标包括拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等。拉伸强度是指材料在拉伸过程中可承受的应力;拉伸模量是指材料拉伸时受到的应力与形变的比值,模量值越高,表示碳纤维的刚度越好;伸长率是指断裂前材料能被拉长的比例,伸长率越高,表示碳纤维的韧性越好。理论上碳纤维的拉伸强度可以达到180GPa,拉伸模量更是在1000GPa左右,虽然日本东丽公司已经研制出拉伸强度9GPa的高强碳纤维,拉伸模量也达到690GPa的高模碳纤维,但两者尤其是拉伸强度还有很大的发展潜力。碳纤维的断裂伸长率指标从早期的T300级别的百分之1.5增加到目前T1000级别的百分之2.4,有效缓解了碳纤维韧性不足的问题,进一步了扩展应用范围,如用于制造大型客机机体
我国碳纤维的发展并不晚,我国就开始独立研制碳纤维。不过遗憾的是,从20世纪70年代中期开始经过近40年发展,我国的碳纤维产业总体研制和生产水平还还很落后,无法与美日公司在市场上正面竞争。

直观的例子是,日本东丽和美国Hexcel公司在上世纪80年代就研制成功T800/IM7级别的高强度碳纤维,而我国刚完成T800级别碳纤维生产技术的突破,批量生产的质量和成本如何还有待观察,可以说落后美日30年。

碳纤维复合毡

我国目前只能较为稳定的大批量生产相当于东丽公司T300级别的碳纤维,相当于T700级别的碳纤维,国内只有少数单位和企业能小规模生产,但日美碳纤维企业都开始准备批量生产T1000级别的碳纤维了。我国也没有批量生产高模量碳纤维的能力,导致很多时候不得不冒巨大的风险走私东丽公司的MJ50、MJ60等高模量碳纤维。

所以,我国碳纤维行业碳纤维复合毡目前仍处于大浪淘沙的混沌阶段,未来能获得成功的或许只会是那些重视技术攻关、产品质量、专注于高性能产品的企业。因为我国军事现代化进程仍在加速,军工、航天航空领域未来肯定需要大量T800以上级别的碳纤维,在高性能碳纤维方面我国遭受着国际禁运,国内厂家只要能提供高品质产品,即便成本价格贵一些,也能获得军工采购。此外,高性能产品还避开了美日碳纤维巨头的打压,开拓国内民用市场也更容易一些。
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