碳纖維加強(qiáng)聚合物復(fù)合材料(CFRP)是一種輕質(zhì)結(jié)實(shí)的材料,可用于制造我們?nèi)粘I钪惺褂玫亩喾N產(chǎn)品。它是一個(gè)術(shù)語(yǔ),用于描述使用碳纖維作為重要結(jié)構(gòu)成分的纖維加強(qiáng)復(fù)合材料。應(yīng)該細(xì)致的是,CFRP中的“ P”也可以代表“塑料”而不是“聚合物”。
通常,CFRP復(fù)合材料使用熱固性樹脂,例如環(huán)氧樹脂,聚酯或乙烯基酯。盡管在CFRP復(fù)合材料中使用了熱塑性樹脂,但“碳纖維加強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料”通常以其首字母縮寫CFRTP復(fù)合材料情勢(shì)出現(xiàn)。
當(dāng)使用復(fù)合材料或在復(fù)合材料行業(yè)中使用時(shí),了解術(shù)語(yǔ)和首字母縮寫很緊張。更緊張的是,有需要了解FRP復(fù)合材料的性能以及各種加強(qiáng)材料(例如碳纖維)的性能。
用碳纖維加強(qiáng)的復(fù)合材料不同于使用傳統(tǒng)材料(例如玻璃纖維或芳綸纖維)的其他FRP復(fù)合材料。CFRP復(fù)合材料的上風(fēng)包括:
重量輕:傳統(tǒng)的玻璃纖維加強(qiáng)復(fù)合材料使用延續(xù)的玻璃纖維和70%的玻璃纖維(玻璃重量/總重量),通常密度為0.065磅每立方英寸。
同時(shí),具有雷同的70%纖維重量的CFRP復(fù)合材料的密度通常為每立方英寸0.055磅。
加強(qiáng)的強(qiáng)度:碳纖維復(fù)合材料不僅重量更輕,而且每單位重量CFRP復(fù)合材料更結(jié)實(shí),更硬。將碳纖維復(fù)合材料與玻璃纖維進(jìn)行比較時(shí)確實(shí)如此,與金屬相比則更是如此。
例如,當(dāng)將鋼與CFRP復(fù)合材料進(jìn)行比較時(shí),一個(gè)比較好的經(jīng)驗(yàn)法則是,強(qiáng)度雷同的碳纖維結(jié)構(gòu)通常是鋼的1/5。您可以想象為什么汽車公司正在研究使用碳纖維代替鋼。
在將CFRP復(fù)合材料與鋁(使用的最輕的金屬之一)進(jìn)行比較時(shí),一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的假設(shè)是強(qiáng)度雷同的鋁結(jié)構(gòu)的重量可能是碳纖維結(jié)構(gòu)的1.5倍。
當(dāng)然,有許多變量可以改變這種比較。材料的等級(jí)和質(zhì)量可能會(huì)有所不同,對(duì)于復(fù)合材料,必要考慮制造工藝,纖維結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。
成本:盡管是令人驚訝的材料,但是有一個(gè)緣故原由不能在每一個(gè)應(yīng)用中都使用碳纖維。目前,CFRP復(fù)合材料在很多情況下都是成本過(guò)高的。根據(jù)當(dāng)前的市場(chǎng)狀態(tài)(供給和需求),碳纖維的類型(航空航天與商業(yè)級(jí))以及纖維束的尺寸,碳纖維的價(jià)格可能會(huì)發(fā)生偉大轉(zhuǎn)變。
按磅計(jì)算的原始碳纖維價(jià)格可能比玻璃纖維高出5倍至25倍。當(dāng)將鋼與CFRP復(fù)合材料進(jìn)行比較時(shí),這種差異甚至更大。
導(dǎo)電性:這可能是碳纖維復(fù)合材料的上風(fēng),也可能是劣勢(shì),這取決于應(yīng)用。碳纖維具有極高的導(dǎo)電性,玻璃纖維具有絕緣性。很多應(yīng)用使用玻璃纖維,而不能使用碳纖維或金屬,嚴(yán)酷來(lái)說(shuō)是由于電導(dǎo)率。
例如,在公用事業(yè)行業(yè),許多產(chǎn)品都要求使用玻璃纖維。這也是為什么梯子用玻璃纖維作為梯子扶手的緣故原由之一。假如玻璃纖維梯子與電線接觸,觸電的可能性會(huì)低得多。碳纖維加強(qiáng)塑料(CFRP)梯子的情況就不同了。
盡管CFRP復(fù)合材料的成本仍然很高,但是制造領(lǐng)域的新技術(shù)提高仍在繼承,以提供更具成本效益的產(chǎn)品。盼望在我們的一生中,我們能夠看到低成本的碳纖維廣泛應(yīng)用于消耗、工業(yè)和汽車領(lǐng)域。
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