碳纤维复合材料应用领域研究分析
江苏博实科技：碳纤维是由碳元素组成的特种纤维，其含碳量一般在90%以上。在纤维增强材料中碳纤维是发展最迅速、应用范围很广、适于不同领域要求的纤维材料。
20世纪50年代碳纤维复合材料问世之后，因其优异的性能，主要用于火箭、航天、航空等尖端科学技术，随着碳纤维复合材料性能的不断完善和提高，目前在土木建筑、石油工业、汽车工业、体育器材等领域得到广泛应用。
1.航空航天领域的应用
在JY战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于飞机主结构、次结构和战机特殊部位的特种功能部件。国外的一些轻型飞机和无人机已经实现了结构的复合材料化，主要采用的是T300和T700小丝束碳纤维增强复合材料。将碳纤维复合材料应用到战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼、蒙皮等部位，可以起到很明显的轻量化作用，数据表明，使用碳纤维复合材料结构的前机身段，比金属结构减轻31.5%，零部件减少了61.5%，紧固件减少了https://www.boscfrp.com/61.3%，而且抗疲劳、耐腐蚀性能大大提高。
采用碳纤维复合材料将大大减轻火箭和导弹的惰性重量，既减轻发射重量又可节省发射费用或携带更重的弹头或增加有效射程和落点精度。我国早在八十年代就在某型海防导弹上成功采用了碳纤维复合材料。人造卫星展开式太阳能电池板也多采用碳复合材料制作。碳纤维增强热固性树脂基复合材料(如C/EP、C/PI或C/BMI)和热塑性树脂基复合材料(如C/PEEK,C/PPS)，作为结构隐身材料目前也已经得到了某些应用。
2.土木建筑领域的应用
水泥在土木建材领域中用量最大，但水泥也有诸如脆性大、抗拉强度低等缺点,而现在用混凝土或水泥做基体制成的碳纤维增强复合材料,强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀,克服了水泥的缺点,在土木建筑应用中日益受到重视。用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻,安装施工方便,缩短建筑工期。
碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂(通常是环氧树脂)将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。日本、欧美国家将碳纤维复合材料片用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位,充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物网,此外在增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上都获得了较大的应用。
3.石油工业的应用
美国经过10多年的努力,于20世纪90年代初研制成功碳纤维复合材料连续抽油杆，试验结果表明:碳纤维复合材料连续抽油杆克服普通钢抽油杆质量大、耗能高、失效频繁、活塞效应大、起下作业速度慢、易偏磨的缺点,是一种很有发展前途的特种抽油杆网。
近来世界第五、亚洲第一大石油公司中国石油将致力于发展碳纤维产业，未来有能力跻身于碳纤维产业世界前三强。中国石油致力于拓宽碳纤维复合材料的应用领域,向高端市场延伸。特别是海上钻井平台,目前每个平台要使用钢材8万吨,如果改用复合材料，则每个平台仅消耗1.3万吨的碳纤维复合材料。深海油气田将是碳纤维复合材料发挥作用的重要领域。
4.汽车工业的应用
碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,是制造汽车车身的最轻材料。预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身减轻质量40%~60% ,相当于钢结构质量的1/3~1/6。英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究,结果表明,碳纤维增强聚合物材料车身重172kg ,而钢制车身质量为368kg ,减重约50%。目前赛车和部分改装车大多选用碳纤维复合材料车身,在降低重量的同时,因复合材料碰撞时减少了碎片的产生,从而提高了安全性。
5.体育器材的应用
现代科技的飞速发展对体育产生了前所未有的影响，当今世界的体育竞争实质上是科学技术的竞争，而先进、新颖的材料则是提高体育科学技术水平的重要条件之一。
碳纤维复合材料在运动器材中也得到了广泛应用。包括高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、钓鱼竿、自行车架、冰球拍、船桨、赛艇等，都已经形成了成熟的市场。碳纤维复合材料的比强度愈高，构件自重愈小；比模量愈高，构件的刚度愈大。因此充分利用碳纤维复合材料的特性，可提升诸多体育项目的成绩。
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