碳纤维：强度高和重量轻部件的坚定拥护者

基础知识 • 2024-12-04 09:53 • 阅读 919

碳纤维是将聚丙烯腈（PAN）纤维、沥青纤维或其他有机纤维在惰性气体中烘烤，以分离除碳以外的元素而制成的。至少90%的商用碳纤维是由PAN纤维制成的PAN碳纤维，因为PAN纤维在性能、成本、易用性等方面的平衡性优于沥青碳纤维。标准弹性模量的碳纤维含碳率为90%以上，高弹性模量的碳纤维含碳率为100%。除碳外，主要元素是氮。

碳纤维的两大优势是强度高和重量轻。

碳纤维的重量密度约为1.8，约为铁的重量密度7.8的四分之一。碳纤维也比铝和玻璃纤维（重量密度分别为2.7和2.5）轻得多。

此外，碳纤维强度高，弹性模量大：其比强度（用抗拉强度除以重量密度计算）约为铁比强度的10倍，而其比弹性模量（用伸长模量除以重量密度计算）约为铁比强度的7倍。

这就是为什么碳纤维成为替代传统金属材料的首选轻质材料。碳纤维还具有其他各种特性，例如不会因疲劳、化学生锈和热而失效。它是一种高度可靠的材料，即使在极端条件下，其特性也能长期稳定。