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1、碳纖維和碳纖維復(fù)合材料功能材料1 4 0 1 孫朋亮 碳纖維與碳纖維復(fù)合材料 我們通常所說(shuō)的碳纖維是一個(gè)模糊的總稱(chēng),不同種類(lèi)碳纖維的性能其實(shí)千差萬(wàn)別。要注意,我們所說(shuō)的碳纖維,其實(shí)是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱(chēng)和俗稱(chēng),與真正的碳纖維是有區(qū)別的。簡(jiǎn)單理解,真正的碳纖維就像是一根一根的毛線,而我們通常所說(shuō)的碳纖維則是這些毛線織成的各種毛衣、圍巾、手套等等 所謂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其實(shí)就是用很多碳纖維,按照一定的方向排布,然后用樹(shù)脂或者其它黏合材料緊密的連接成一體。如圖所示,這一根一根的圓柱體就是碳的纖維,而這些圓柱體被中間填充的樹(shù)脂填充在一起。這些纖維的分布密度直接影響最終的材料性能。正因?yàn)檫@樣,我
2、們可以通過(guò)調(diào)整纖維體積比,來(lái)控制碳纖維材料的最終性能。簡(jiǎn)單說(shuō), 纖維越密,單位體積內(nèi)的纖維越多,沿纖維方向的強(qiáng)度就越高;反之,纖維越疏,單位體積內(nèi)的纖維越少,最終碳纖維材料的強(qiáng)度也就越低。 纖維和樹(shù)脂共同組成的纖維復(fù)合材料,其工程性能不僅僅取決于單根纖維的性能,還受樹(shù)脂性能和纖維密度的影響,更受纖維方向的影響。也就是說(shuō),最終碳纖維材料的性能,其實(shí)是纖維性能和填充樹(shù)脂性能的加權(quán)平均。 對(duì)于工程中使用的碳纖維來(lái)說(shuō),纖維的排布既可以是單一方向的,也可以是多方向交叉疊加的。其中最常用的當(dāng)然是多方向交叉的,這也就是我們常見(jiàn)的那種碳纖維的外觀。 比如這就是單一方向的 這個(gè)就是多方向交叉的,我們常見(jiàn)的碳纖維
3、的外觀就是這種雙向交叉的紋理。原始的碳纖維材料就是這樣的,其實(shí)更像布料,可以彎折,可以卷成一卷。 碳纖維編織編織是一種基本的紡織工藝,能夠使兩條以上紗線在斜向或縱向互相交織形成整體結(jié)構(gòu)的預(yù)成形體。這種工藝通常能夠制造出復(fù)雜形狀的預(yù)成形體,但其尺寸受設(shè)備和紗線尺寸的限制.該工藝技術(shù)一般分為兩類(lèi),一類(lèi)的二維編織工藝,另一類(lèi)是三維編織工藝 。 傳統(tǒng)的二維編織工藝能用于制造復(fù)雜的管狀、凹陷或平面零件的預(yù)成形體,它與其它紡織技術(shù)相比成本相對(duì)較低。它的研究主要集中在研發(fā)自動(dòng)化編織機(jī)來(lái)減少生產(chǎn)成本和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。它的關(guān)鍵技術(shù)包括質(zhì)量控制、纖維方向和分布、芯軸設(shè)計(jì)等。三維編織復(fù)合材料是近二十年來(lái)誕生的一種新型復(fù)合材料,它以三維整體織物為增強(qiáng)體,其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性顯著改善了復(fù)合材料多方面的力學(xué)特性,從根本上克服了傳統(tǒng)層合板層間剪切強(qiáng)度低而且易分層的缺點(diǎn)在航空、航天、軍工、汽車(chē)、療以及高級(jí)體育用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 謝 謝 觀 賞