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碳及碳复合材料
碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁:Carbonium,意“煤,木炭”。字的“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。
碳是一种非金属元素,无臭无味的固体 ?。无定形碳有焦
炭?,木炭??等,晶体碳有金石和石墨。冶和都需要焦炭。在工上和医上,碳和它的化合物用途极广泛。
碳是一种很常的元素,它以多种形式广泛地存在于大气和地壳之中。
碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。 碳能在
化学上自我合而形成大量化合物,在生物上和商上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
碳也是生、熟和的成分之一。
碳很早就被人和利用, 如:金石、石墨(如:
笔芯、干池芯)?等。
碳(carbon
fiber),碳是由有机碳化及石墨化理而得到的微
晶石墨材料。碳的微构似人造石墨,是乱石墨
构。名思,它不具有碳材料的固有本征特性,又兼
具的柔可加工性,是新一代增。与的
玻璃(GF)相比,氏模量是其3
倍多;它与芙拉(KF-49)相比,不氏模量是其
2倍
左右,而且在有机溶、酸、碱中不溶不,耐性出拔
萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在碱NaOH
溶液中,已去30多年,它至今仍保持形。
碳材料主要有:碳碳复合材料、碳米材料、碳材料、新型碳材料??等。
低碳材料(Low
CarbonMaterials):意指能在确保使用性能的前提下降低
不可再生自然原材料的使用量。制造程低能耗、低染、
低排放,
使用寿命,使用程中不会生有害物,并可以回收再
生的新型材料。
低碳材料在生、使用全程能减排,是可持和面
向未来的材料。
在复合材料的大家族中,增材料一直是人关注
的焦点。自玻璃与有机脂复合的玻璃世以来,碳
、陶瓷以及硼增的复合材料相研制成功,
性能不断得到改,使其复合材料域呈出一派勃勃生
机。下面我来了解一下具特色的碳复合材料。
构
碳主要是由碳元素成的一种特种,其含碳量随种不同而异,一般在90%以上。碳具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、、及耐腐等,但
与一般碳素材料不同的是,其外形有著的各向异性、柔、可加工成各种物,沿方向表出很高的度。碳比重小,因此有很高的比度。
碳是由含碳量高,在理程中不熔融的人造化学,定氧化理、碳化理及石墨化等工制成的。
碳是一种力学性能异的新材料,它的比重不到
的1/4,碳脂复合材料抗拉度一般都在3500Mpa以上,是的7~9倍,抗拉性模量23000~43000Mpa亦高于。因此CFRP的比度即材料的度与其密度之比
可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3的比度
59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比高。
碳作一种高性能, 因具有比度高、比模量高、
膨系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好?等特性而成
近年来脂基复合材料最重要的增材料。 用途
碳的主要用途是与脂、金属、陶瓷?等基体复合,制成构材料碳增氧脂复合材料(碳
脂),其比度、比模量合指,在有构材料中是最
高的。在密度、度、重量、疲特性等有格要求的域,在要求高温、化学定性高的合,碳复合材料都具。
碳是50年代初火箭、宇航及航空等尖端科学技的需要而生的,在广泛用于体育器械、、化工机械及医学域。随着尖端技新材料技性能的要求
日益苛刻,促使科技工作者不断努力提高。80年代初期,高性能及超高性能的碳相出,在技上是又一次
,同也志着碳的研究和生已入一个高段。
由碳和氧脂合而成的复合材料,由于其比重
小、性好和度高而成一种先的航空航天材料。因
航天行器的重量每减少
1公斤,就可使运火箭减
500
公斤。所以,在航空航天工中争相采用先复合材料。有
一种垂直起落斗机,它所用的碳复合材料已占全机重
量的1/4,占机翼重量的1/3。据道,美国航天机上
3只
火箭推器的关部件以及先的
MX射管等,都是
用先的碳复合材料制成的。
现在的F1(世界一级方程锦标赛)赛车, 车身大部分结
构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维,用以提高气动性和结构强度
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传
统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,
多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材
料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于
制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
人造卫星和飞机部件都需碳纤维:据了解,碳纤维材料是
一种具有很高强力和模量的耐高温纤维,是化纤的高端品种。用碳纤维制造的复合材料具有质地强而轻、耐高温、防
辐射、耐水、耐腐蚀等众多优点。碳纤维复合材料中的CFRP“碳纤维增强塑料”则更是具有一般材料无法比拟的特性:
它的比重是铁的五分之一,强度
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