了解碳纤维的应用

基础知识 • 2024-12-04 09:45 • 阅读 1540

什么是碳纤维？

碳纤维是一种非常坚固且轻的纤维，碳纤维通常与环氧树脂一起使用，但也可以使用聚酯。然而，使用环氧树脂是最有意义的，因为与聚酯相比，它具有远远优越的机械性能。

碳纤维可以单独使用，也可以与其他纤维（例如玻璃纤维、芳纶或凯夫拉纤维）结合使用，具体取决于所需的性能。

通常以碳纤维棒、管、垫、板和其他形式提供。碳纤维由长链碳原子组成。每根碳纤维的厚度在5至10微米之间，几乎完全是单个碳原子以晶体形式组装成长链。

单根纤维非常坚硬、坚固且轻，并用于许多结构中，以制造出相对于其重量而言非常轻的东西。单个碳纤维被收集在更大的底座中，该底座可容纳多达40-50,000根单个纤维。这些碳纤维底部可以用作线，或者您可以将它们编织或缝制成碳纤维织物。

机织碳纤维通常分为两种：斜纹机织碳纤维和平纹机织碳纤维。

在这些类型的碳纤维垫中，它们的所有强度都在长度和宽度方向上，但也有缝制碳纤维垫。它们可以在许多不同方向上具有强度，因为它们由最终缝合在一起的多层碳纤维线组成。最常用的缝制碳纤维类型之一是单向碳纤维，它的所有纤维都沿其纵向延伸。使用这种类型的碳纤维，您可以自己决定您要制造的材料的强度应该在哪里。例如，绝大多数碳纤维自行车完全由以不同图案铺设的单向碳纤维制成，因此重量仅用在自行车上需要强度的地方。

碳纤维应用

由于碳纤维相对昂贵，因此它主要用于需要高强度和低重量的地方。在航空和汽车工业，例如碳纤维在一级方程式赛车或航天和武器工业中的应用非常广泛。碳纤维还用于帆船、现代碳纤维自行车和摩托车，其高强度重量比和良好的刚度非常重要。随着制造技术的提高，成本可以降低，制造时间也可以缩短，这使得它在笔记本电脑、三脚架、钓鱼竿、彩弹装备、射箭装备、帐篷杆、乐器、高尔夫球杆、头盔和许多其他运动用品等小型消费产品中越来越普遍设备。因此，碳纤维变得更加普遍，为更多的人所使用，并且被用于许多场合。部分碳纤维生产是完全或部分自动化的，因此目前某些类型的碳纤维管的生产不需要手工作业，这将价格保持在合理的水平。

在复合材料结构中，碳纤维的加工并不比其他类型的纤维更困难。在使用碳纤维材料和其他类型的纤维时，需要了解的非常重要的一点是它们仅在纤维的纵向上具有强度。碳纤维编织垫仅在其长度和宽度方向上具有强度。因此，您应该仔细分析您要生产的产品，并尝试预测它受到哪些力的影响，然后将纤维放置在需要强度的地方。当您必须使用碳纤维修理套件修理某些东西时，重要的是要找出原始结构中碳纤维的运行方向，以便您可以以相同的方式在修理中铺设碳纤维。否则，修复后的结构将不具有与原始结构相同的强度和机械性能。