碳纤维树脂复合材料
运用于汽车、火箭等领域的材料
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历史版本
碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料称为碳纤维树脂复合材料或碳纤维增强塑料。碳纤维与玻璃纤维相比较，具有高的弹性模量，是玻璃纤维的4~6倍，抗拉强度也略高于它。碳纤维还具有较好的高温性能。因此当碳纤维 和环氧树脂、酚醛树脂、聚四乙烯等树脂基体结合在一起组成复合材料时，不仅保持了玻璃钢的许多优点，同时在许多性能方面还超过了玻璃钢。例如，碳纤维-环氧树脂复合材料的强度和弹性模量都超过铝合金，甚至接近于高强度钢，弥补了玻璃钢弹性模量低的缺点。又兼其比重比玻璃钢还要小，因此它成为目前比强度与比模量最高的复合材料之一。由于碳纤维弹性模量高，故其复合材料零件允许在极限应力状态下服役，克服了玻璃纤维树脂复合材料只允许在低于极限应力60%的条件下使用的缺点。碳纤维增强塑料在高温老化试验中的强度损失，也比玻璃钢小。此外在抗冲击性能、抗疲劳性能、减摩耐磨性能、自润滑性、耐腐蚀性以及耐热性等，都有显著优点。
应用
碳纤维增强塑料在机械工业上主要用于一些承载零件(如连杆)、耐磨零件(轴承、密封圈、活塞、衬垫板)、耐腐蚀零件(化工泵、高压泵、液压系统的动力密封装置和管道、容器)。作为齿轮材料的用量也较大，它可以达到金属齿轮那样的设计要求，而且重量轻，又有自润滑等优点。作为汽车零件材料时，可使自重降低1/3，节约燃料效果十分显著。此外，它可以制作飞机翼尖、尾翼、起落架及机内许多零件。在火箭、导弹的鼻锥体，火箭的喷嘴及人造卫星支架等方面也被选用。总之，碳纤维树脂复合材料的出现，为现代工业和现代科学技术事业提供了优良材料。
碳元素结构
碳元素具有同素异构现象，常见的有无定形碳、石墨和金刚石。由于分子结构不同，性能差异很大。前者几乎没有强度；后者则具有很高的强度和硬度。石墨的分子结构是层状的六方晶体结构，呈现各向异性：平行于层面方向的强度和弹性模量高，而垂直于层面方向的强度和弹性模量则较低。碳纤维就是一种由许多石墨晶体组成的多晶纤维。尽管这些晶体在纤维内的排列是不规则的，但为获得高强度和高模量的碳纤维，希望纤维中石墨层面的方向平行于纤维轴线方向。通常，把石墨晶体层面和纤维轴线的交角叫取向角。碳纤维中石墨晶体规整度越高、取向角小，则机械强度和弹性模量越高。碳元素在真空常压下于4000℃升华，在10MPa的压力，3700℃真空高温下可得到液态的碳。显然，若用像有机高分子材料制取纤维的方法将困难重重。