碳纖維產(chǎn)品用于制作什么?
由于技術(shù)限制,碳纖維復(fù)合材料一直未能大量普及應(yīng)用,但隨著國內(nèi)研究人員的不斷努力,目前碳纖維可在以下幾個領(lǐng)域用于制造應(yīng)用:1、航空航天碳纖維是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動機殼體上,可大大減輕重量,提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力,如美國80年代研制的洲際導(dǎo)彈三級殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。2、汽車材料
碳纖維材料也成為汽車制造商青睞的材料,在汽車內(nèi)外裝飾中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料,最大的優(yōu)點是質(zhì)量輕、強度大,重量僅相當于鋼材的20%到30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進展,并帶來節(jié)省能源的社會效益。3、體育用品碳纖維運用在運動休閑領(lǐng)域中,像球桿、釣魚竿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運動用品都是碳纖維的主要用戶之一。4、風力發(fā)電機葉片碳纖維在風能、核能和太陽能等新能源領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。當風力發(fā)電機功率超過3MW,葉片長度超過40米時,傳統(tǒng)玻璃纖維復(fù)合材料的性能已經(jīng)趨于極限,采用碳纖維復(fù)合材料制造葉片是必要的選擇。只有碳纖維才能既減輕葉片的重量,又能滿足強度和剛度的要求。5、土木建筑碳纖維也應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結(jié)構(gòu)等的加固補強,在鐵路建筑中,大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來會有很好的應(yīng)用,這些也將是碳纖維很有前景的應(yīng)用方面。
碳纖維是含碳量高于90%的纖維的總稱,因含碳量高而得名。碳纖維既具有元素碳的各種優(yōu)良性能,如比重小、耐熱、耐熱沖擊,耐化學(xué)腐蝕和導(dǎo)電等,又有纖維的可繞性和優(yōu)異的力學(xué)性能。特別是它的比強度和比模量高,在絕氧條件下,可耐2000℃的高溫,是一種重要的工業(yè)用纖維材料,適用于作增強復(fù)合材料、燒蝕材料和絕熱材料。它是20世紀60年代初發(fā)展起來的一種新型材料,現(xiàn)已成為現(xiàn)代社會不可缺少的一種新穎材料。
休閑產(chǎn)品中,最早應(yīng)用PAN碳纖維的是釣魚竿。現(xiàn)在世界上碳纖維釣魚竿的年生產(chǎn)量為1200萬根左右,相當于碳纖維用量約1200噸。碳纖維在高爾夫球桿的應(yīng)用是于1972年開始的,現(xiàn)在世界上碳纖維高爾夫球桿的年生產(chǎn)量約4000萬根左右,相當于2000噸碳纖維的用量。網(wǎng)球拍的應(yīng)用是從1974年開始的,目前世界上年生產(chǎn)碳纖維球拍約450萬個,需碳纖維用量約500噸。在其他方面,碳纖維還廣泛應(yīng)用于滑雪板、雪船、滑雪桿、棒球棒、公路賽以及船舶類體育用品。
人們認識到了碳纖維輕量化、耐疲勞性和耐腐蝕性等性能,因而開始廣泛應(yīng)用于航空航天行業(yè)。在宇航領(lǐng)域,由于高模量碳纖維的輕量性(剛性)、尺寸穩(wěn)定性的導(dǎo)熱性,早已應(yīng)用于人造衛(wèi)星等方面,近年來已開始應(yīng)用于銥星等通信衛(wèi)星。
造型復(fù)合物主要是以短纖維的形式混入用于熱塑性樹脂中,由于具有補強、抗靜電、電磁波屏蔽效果,可廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公室機器、半導(dǎo)體及其相關(guān)領(lǐng)域。
壓力容器主要用在壓縮(CHG)罐和消防員用的空氣呼吸器,包括用CF長絲纏繞所生產(chǎn)的所有罐類。其他燃料容器,如CNG罐,若采用以往的金屬制造是很重的,為了使其運行距離加長,必須輕量化。因此,采用金屬加上纖維纏繞或塑料襯里的全復(fù)合材料容器正進行實用化生產(chǎn)應(yīng)用。空氣呼吸器是去年在美國受到DOT認定的CF制品,今后其市場需求將急劇增長。
近幾年在土木建筑領(lǐng)域,靠碳纖維進行抗震補修和補強的施工法,公路橋的地面、橫梁、建筑物和梁、構(gòu)架以及煙筒等的彎曲補強中,碳纖維的模量變得格外重要。
在渡輪、大型快艇和其他舟艇類方面,碳纖維的市場需求量正在增長。
在能源及相關(guān)領(lǐng)域,包括風力發(fā)電機葉片、燃料電池電極、飛輪等用途,碳纖維的成長趨勢更是強勁。雖然風力發(fā)電用途目前尚待進一步推廣,但這些應(yīng)用領(lǐng)域都能充分發(fā)揮碳纖維的特長。
碳纖維的應(yīng)用,除涉及到以往X射線醫(yī)療器械、電子器械等相關(guān)領(lǐng)域(除濃縮鈾的旋轉(zhuǎn)筒外)、各種機械部件、電器部件、傘類骨架、頭盔等與生活相關(guān)的用品,以及卡車的構(gòu)架、車輛的結(jié)構(gòu)體、冷凍箱、家用電梯等新項目。
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