有關碳纖維及碳纖維增強塑料復合材料的幾個常見問題

碳纖維增強塑料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)是一種真正的高科技材料。它憑借著能夠使金屬鋼和鋁相形見絀的優異特性,不斷開拓新的應用領域,并且在許多領域已經成為不可或缺的重要組成。
技
什么是碳纖維?
  碳纖維是一種工業生產的高性能纖維,經過精細加工后,它幾乎完全由碳元素組成。它們直徑很細,在顯微鏡下大約比人的頭發細八倍。
  為了使其可用于各種應用領域,1000至數十萬根長絲組合成復絲紗(粗紗),并纏繞在卷軸上。
  
碳纖維是如何生產的?
  碳纖維是高科技制造工藝的產物。它是從諸如聚丙烯腈(PAN)等原料產品開始,聚丙烯腈具有優異的耐化學品和耐溶劑性,在道加工工藝步驟中,PAN會形成纖維,然后將纖維纏繞到線軸上——即所謂的“前驅體”。隨后將PAN纖維進行熱處理加工,它們會先在 200-300 攝氏度下氧化,然后在 1200 至 1800 攝氏度下碳化。經過表面處理和上漿處理后,碳纖維被卷起并準備使用。
  
碳纖維有幾種類型?
  在前驅體的生產過程中,后期碳纖維已經具備了所需的性能。碳纖維的主要區別在于以下性能:
  粗紗中單個纖維或長絲的數量
  細絲的直徑和形狀
  強度、模量以及伸長率
  表面特性也決定了纖維與復合材料中塑料基體的協調性
  根據終應用,對碳纖維和CFRP制成的部件的要求也會發生變化。雖然模量對于某種應用特別重要,但保持拉伸強度下的模量可能是另一種應用的主要因素。
  
CFRP是什么意思?
  CFRP是碳纖維增強塑料的縮寫。CFRP是一種由多種成分(基體材料以及嵌入基體中的增強碳纖維)組成的材料。合成樹脂通常會作為基體材料。根據所用碳纖維的類型、基體和制造工藝,固化后的復合材料具有不同的機械性能。
  
CFRP是如何生產的?
  生產CFRP的方法多種多樣,根據應用的不同,它們在生產成本和性能范圍方面具有不同的優勢。在CFRP制造過程的開始階段,碳纖維可以是連續纖維,也可以被編織成碳纖維織物,甚至可以進行纏繞。
  對于CFRP常見的生產技術包括以下幾項:
  預浸料壓縮成型
  高壓釜技術
  長絲纏繞
  RTM工藝(樹脂傳遞模塑)
  噴涂
  濕壓
  編織
  膠帶鋪設
  纖維鋪放
 
CFRP有什么特性?
  CFRP主要用于其他材料達到承載能力極限的地方。重要的是,CFRP的輕質和耐用性非常重要:CFRP比鋼輕五倍,重量僅為鋁的60%。其他性能包括高疲勞強度、X射線透明度和低熱膨脹。
  
CFRP在哪里使用?
  CFRP的應用可以說是沒有限制。如今,CFRP常見的應用領域是航空航天、汽車和風能。在醫療技術、機器人技術、自動化技術、測量技術和光學領域,以及在機械工程和體育休閑領域,CFRP可以多種不同的方式使用。
 
CFRP的價格是多少?
  CFRP的成本一般不能一概而論,它的價格非常個性化,主要取決于CFRP的開發、類型、生產和相應數量。
  
CFRP和GFRP有什么區別?
  CFRP和玻璃纖維增強塑料(glass fiber-reinforced plastic,GFRP)的主要區別在于使用增強纖維不同。顧名思義,碳纖維用于CFRP,而玻璃纖維用于GFRP?;谔祭w維的CFRP具有更高的強度,并且有較低的密度而更輕。另一方面,玻璃纖維更便宜,這是它們經常被使用的原因。(參考來源:SGL Carbon)