碳纖維與碳纖維復合材料

關于碳纖維與碳纖維復合材料第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五碳纖維與碳纖維復合材料我們通常所說的碳纖維是一個模糊的總稱，不同種類碳纖維的性能其實千差萬別。要注意，我們所說的「碳纖維」，其實是「碳纖維增強復合材料」的簡稱和俗稱，與真正的「碳纖維」是有區(qū)別的。簡單理解，真正的「碳纖維」就像是一根一根的毛線，而我們通常所說的「碳纖維」則是這些毛線織成的各種毛衣、圍巾、手套等等第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五所謂的碳纖維增強復合材料，其實就是用很多碳纖維，按照一定的方向排布，然后用樹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。正因為這樣，我們可以通過調整纖維體積比，來控制碳纖維材料的最終性能。簡單說，第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五纖維越密，單位體積內的纖維越多，沿纖維方向的強度就越高；反之，纖維越疏，單位體積內的纖維越少，最終碳纖維材料的強度也就越低。

纖維和樹脂共同組成的「纖維復合材料」，其工程性能不僅僅取決于單根纖維的性能，還受樹脂性能和纖維密度的影響，更受纖維方向的影響。也就是說，最終碳纖維材料的性能，其實是纖維性能和填充樹脂性能的加權平均。第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五對于工程中使用的碳纖維來說，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。其中最常用的當然是多方向交叉的，這也就是我們常見的那種碳纖維的外觀。第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五比如這就是單一方向的第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五這個就是多方向交叉的，我們常見的碳纖維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，其實更像布料，可以彎折，可以卷成一卷。第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五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構的預成形體。這種工藝通常能夠制造出復雜形狀的預成形體，但其尺寸受設備和紗線尺寸的限制.該工藝技術一般分為兩類，一類的二維編織工藝，另一類是三維編織工藝。第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期五傳統(tǒng)的二維編織工藝能用于制造復雜的管狀、凹陷或平面零件的預成形體，它與其它紡織技術相比成本相對較低。它的研究主要集中在研發(fā)自動化編織機來減少生產成本和擴大應用范圍。它的關鍵技術包括質量控制、纖維方向和分布、芯軸設計等。三維編織復合材料是近二十年來誕生的一種新型復合材料，它以三維整體織物為增強體，其優(yōu)良的結構性顯著改善了復合材料多方面的力學特性,從根本上克服了傳統(tǒng)層合板層間剪切強度低而且易分層的缺點在航空、航天、軍工、汽車、療以及高級體育用品等領域得到了廣泛應用第