碳纖維板的特性及主要應用領域
2020-03-20
碳纖維板是碳纖維復合材料產品形式的一種，與金屬鈦、鋁和鋼相比，碳纖維板通常是更好的材料選擇。
1、碳纖維板的優異特性：
1.1、具有高強度，耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性能良好 碳纖維板具有優異的物理力學性能，抗拉強度是普通鋼材的6倍以上，彈性模量優于鋼材，具有優異的抗蠕變性能、耐腐蝕性和抗震性。
1.2、重量輕、柔韌性好
碳纖維板比鋼材強度高、質量僅為鋼的1/5，有較高的韌性，可以盤卷，能以較大長度供應而無須搭接。
1.3、施工便捷、施工質量易保證
沒有潮濕作業，無需大型施工器具，無需現場固定設施。碳纖維板長度可任意剪裁，施工簡單，工期短。材料不用預加工，工序方便，板材允許交叉。
1.4、良好的耐久性和耐腐蝕性
耐酸、堿、鹽及大氣環境的腐蝕，無須定期維護。且對內部混凝土結構起保護作用，能達到雙重加固修補之目的。
2、碳纖維板的種類：
碳纖維板按照結構組成可以分為以下幾種：
0°/90°平衡疊層碳纖維板：在縱向和橫向上均具有出色的強度和剛度。它們的一側具有紋理，以便于粘合，而另一側則可以選擇光澤、亞光或紋理飾面。
準各向同性碳纖維板：設計用于多個方向的加載，這種0°/ 90°/ 45°織物由于在45°方向上的額外剛度而非常適合于扭轉或離軸加載。
預浸料碳纖維板：當需要最大強度或重量剛度時使用。這些碳纖維板由單向碳纖維預浸料和/或斜紋織物碳纖維預浸料制成。這些板在熱壓機中制造，可提供更大的纖維量，減少的空隙和更高的溫度性能。預浸料碳纖維板有標準模量、高模量和超高模量不同類型。
3、碳纖維板主要應用領域
3.1、航空航天應用
碳纖維板在飛機工業中得到了廣泛的應用。實際上，生產的所有碳纖維中有30％用于航空航天工業。除了減輕飛機的負荷外，它比金屬和其他傳統材料更容易維護。
碳纖維在航空航天工業中的另一大用途是在工具設計中。飛機生產中使用的許多工具非常大，笨重且笨拙。使用FEA計算，在某些情況下，使用碳纖維制造工具時，這些工具的重量可以減少多達75％。
3.2、軍事用途
在野外，軍事裝備通常必須以最少的資源進行長距離移動，減少設備重量意味著減少移動設備的能量。這等同于節省時間、氣力和成本。碳纖維板用于許多軍事應用，從雷達結構到戰術裝備再到用于監視任務的無人機。
3.3、醫療用途
由于碳纖維是X射線可穿透的，這意味著它對X射線透明并且在放射圖像中顯示為黑色，因此它是許多醫療應用的理想材料。除了在負載下保持臨界強度和剛度外，即使反復暴露于X射線或γ射線輻射下，碳纖維也不會斷裂。這使得碳纖維板非常適合成像設備結構以及假肢，甚至正在研究碳纖維來增強受損的十字韌帶。
3.4、家用碳纖維板
碳纖維是家庭裝飾中的新時尚，目前市場上可以找到各種由碳纖維板制成的家用產品。碳纖維家具輕巧、耐用、易于清潔，并具有高端高科技外觀。如今，還可以找到從手機殼、浴缸到碳纖維制成的領結的各種東西。這些應用程序僅受想象力的限制。
3.5、展會展板
此外，作為加固補強材料，碳纖維板可用于混凝土梁抗彎、抗剪加固、混凝土樓板、橋板加固補強；混凝土、磚砌體墻、剪刀墻補強；橋墩、樁等柱加固補強；煙囪、隧道、水池、混凝土管等加固補強；鋼筋混凝土構造物的平板及梁的修補、補強；壁和平板周邊的開口處補強；木造建筑物的梁等的補強；橋板、橋腳、桁的補強；隧道、電纜管道的修補、補強 以及預應力加固系統。
來源：中科院寧波材料所特種纖維事業部
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