碳纤维是一种新型高性能纤维,含碳量高于90%。碳纤维也是先进的复合材料中最重要的增强材料。碳纤维本身就具备了碳材料的本质特性,也在具备了纺织纤维的特征,柔曲性和可加工性。其中,碳纤维的轴向度比较强,自身的模量性质高,抗蠕变性能高,耐热性能比较突出。因此,碳纤维材料的承载力强可以用作结构材料。另外,碳纤维的可加工性强也可以作为功能材料。随着我国经济的快速发展,碳纤维在我国各个领域得到了广泛的应用。
总体上说,碳纤维尽管可以在某些方面可以直接行使功能,但是它本身属于脆性材料,本身的质量并不是十分的牢固,因此,需要将碳纤维和集体材料结合在一起,利用产生的化学反应才能产生力学性能,提高材料的总体质量。碳纤维在复合材料中才能增强材料的总体性能。
1.碳纤维可以增强陶瓷基复合材料
陶瓷由于本身具有耐蚀性和耐高温性以及化学稳定性,被广泛的应用在各大产品中,但是陶瓷本身的脆性比较大,陶瓷产品经过长时间的使用,容易产生裂纹和气孔,不利于产品的销售。通过使用碳纤维,能够增强陶瓷的韧性,最大限度的避免陶瓷的脆性断裂形态,有效的避免陶瓷裂纹的加深。就目前来看,我国碳纤维增强碳化硅材料在陶瓷中的应用是比较常见的,具有良好的高温性能,在我国航空航天中也被大量的应用。
2.碳/碳复合材料
这种材料是人工研究制造而成的,属于高级复合材料,这种材料具备基本碳纤维的优点之外,还具有较高的断裂韧性和假塑性。在高温环境中具有强度高、不溶不燃的特征,被广泛应用到防燃高科技产品中。
3.碳纤维增强树脂复合材料
在碳纤维增强树脂复合材料中,碳纤维起到增强的作用,使得复合材料呈现出高强度、耐高温以及抗腐蚀等特性。提高了整个材料的应用价值。而树脂基体能够促进复合材料的形成,并通过外界传递载荷于碳纤维。碳纤维增强树脂复合材料已经在航天领域有着大量的应用,在作为工程结构材料使用的过程中,需要将材料的层间剪切强度控制在80MPa以上,在这个应用指标下,将其碳纤维的表面处理保证工程的总体质量。
总之,碳纤维及其复合材料的开发,在我国各个领域中得到了广泛的应用。碳纤维及其复合材料的应用,能够给企业带来长期、稳定的投资收益。这就需要我国结合实际经济情况,大力开发低成本碳纤维技术,在突破原有技术的基础上,需要研究高性能的碳纤维技术,保证碳纤维的应用范围不断的提高,满足我国军事、航天以及各个行业的应用需求。