碳纤维增强树脂基复合材料,你竟然没听过?
目前复合材料的制造主流偏向轻量化与绿色环保 , 这种材料的应用领域很广泛 。我国自主研发并得到应用的轻量化材料主要有:高性能钢材、轻质铝合金、高强度塑料以及一些复合型材料 , 其中复合型材料主要以纤维增强树脂基复合材料为主 。
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同其他金属材料相比 , 碳纤维增强树脂基复合材料具有一系列的性能优势:
【碳纤维增强树脂基复合材料,你竟然没听过?】1、密度小 , 质量轻 。碳纤维增强树脂基复合材料密度仅有1.6 g/cm3 , 用其取代金属材质可让产品质量变轻 。
2、耐疲劳、寿命长 。碳纤维增强树脂基复合材料的疲劳强度可达到其静强度的80% , 不会有长久变形的情况 , 安全系数高、稳定性好 。
3、耐化学腐蚀性好 。在一般的碱性环境下呈惰性 , 对有机溶剂、酸、碱都有良好的耐腐蚀性 。
4、热膨胀系数小 。在常温条件下 , 碳纤维增强树脂基复合材料的膨胀系数为负值 , 在200至400℃环境下 , 膨胀系数接近于0 , 材料尺寸稳定性好 。
5、有优异的振动衰减功能 , 可以降低振动和噪声;摩擦系数接近0 , 耐磨性好 , 可以减少部件磨损 , 提高产品的配合顺畅度 。
6、导电导热性优异 。导电效果良好 , 电阻率约为10-3 Ω·cm;导热效果好 , 不蓄热 , 最佳状态下导热系数可达1000 W/(m·K) 。
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碳纤维增强树脂基复合材料是航空航天高技术产品的重要组成部分 , 它有效地降低了飞行器的结构质量 , 并在降低成本的同时增加有效载荷和射程 , 成为现代大型飞机的首选结构材料 。除此之外 , 碳纤维增强树脂基复合材料还以优异性能广泛应用于新能源开发、太空探索、建筑、汽车等多领域 。
目前热固化方式是碳纤维增强树脂基复合材料的主要固化方式 , 不过这种热固化方式的周期长、能量损耗大、制造成本高 。但是随着复合材料制造工艺技术的发展 , 涌现出了多种快速固化方式 , 如电子束固化、微波固化和激光固化等 。相信随着科技的发展 , 复合材料的发展会越来越广泛 。
本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关 。
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新华网科普事业部
来源:光明科普
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