碳纤维复合材料的优势

碳纤维是由有机纤维经过一些列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工型，是新一代增强纤维。碳纤维是军民两用材料属于技术密集型和政治敏感性的关键材料，是唯一一种在2000℃以上高温惰性环境中强度不下降的材料。

碳纤维的比重不到钢的1/4，其复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7-9倍，碳纤维有超强的耐腐蚀性，其可在溶解金铂得得“王水”中亦能安然无恙。

碳纤维制品特点：1、碳纤维复合材料的密度一般是1.6-2.1G/CM3，比许多金属材料还要轻，（铝的密度约为2.7G/CM3，铁的密度约为7.8G/CM3）。2、抗紫外线、耐腐蚀碳纤维复合材料可以抵御紫外线，免除了困扰许多材料的紫外线伤害问题的烦恼。碳纤维复合材料有很好的耐腐蚀性能，在复杂、恶劣的环境下依然可以正常工作。3、耐磨、耐冲击碳纤维复合材料耐磨、耐冲击，对比一般材料优势非常明显。

4、渗透性碳纤维复合材料无毒、化学性质稳定、X光可渗透，正是以为碳纤维复合材料有这些优点，因此其在医疗器械之中被广泛应用。5、良好的导电性能碳纤维导电性能良好，1米长的12K碳纤维丝的电阻约为35Ω。6、安全性好，抗冲击高，可设计性强，是现代工农业产品不可缺少的新型替代材料之一，产品广泛适用于帐篷、蚊帐、球袋、箱包、雨伞、健身器材、球杆、广告展示架，风筝、风车、风机支架，飞碟、飞盘、航空模型，医疗器械等等。

碳纤维有什么特性

碳纤维被称为轻量化之王，是“瘦身革命”的领导者。碳纤维作为一种性能优异的战略性新材料，其密度不到钢的1/4、强度却是钢的5-7倍。

与铝合金结构件相比，碳纤维复合材料减重效果可达到20％-40％；与钢类金属件相比，碳纤维复合材料的减重效果可达到60％-80％。

高性能碳纤维具有质轻、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷及溅射以及良好的可设计性、可复合性等一系列其他材料所不可替代的优良性能，是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略新兴材料。

碳纤维复合材料的特点

碳纤维复合材料的特点如下：1、轻量化轻量化材料铝合金的密度为2.8g/cm3，而碳纤维复合材料的密度为1.5左右，只有其一半。但碳纤维复合材料的拉伸强度能够达到1.5GPa，高出铝合金三倍还多。

2、多功能性碳纤维复合材料经过多年的发展，结合了众多优异的物理性能、力学性能、生物性能以及化学性能。

例如防热性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半导性能、超导性能等。并且不同的先进复合材料的组成不同，其功能性存在一定的差别。3、经济效益最大化碳纤维复合材料在设备上的应用，能够减少产品部件数量。由于复杂部件的连接不需要进行铆接、焊接，因此对连接部件的需求量降低。

有效地减少了装配材料成本、装配和连接时间，进一步降低了成本。4、结构整体性碳纤维复合材料可以加工成整体部件，即采用碳纤维复合材料部件能够替代若干金属部件。某些特殊轮廓和表面复杂的部件，用金属制造的可行性较低，采用碳纤维复合材料能够很好地满足实际需求。

5、可设计性采用树脂与碳纤维复合结构方式，能够获得不同形状、不同性能的复合材料。例如选择合适的材料、铺层程序，能够加工出膨胀系数为零的碳纤维复合材料制品。并且碳纤维复合材料的尺寸，稳定性优于传统金属材料。

碳纤维的材料特性

碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。

密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。

一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。

热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。

同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。 碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可加工成各种织物，又由于比重小， 沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。 碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢；因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。

与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量（指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量）是玻璃纤维的3倍多；与凯芙拉纤维相比，不仅杨氏模量是其的2倍左右。碳纤维环氧树脂层压板的试验表明，随着孔隙率的增加，强度和模量均下降。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量的影响非常大；拉伸强度随着孔隙率的增加下降的相对慢一些；拉伸模量受孔隙率影响较小。

碳纤维还具有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数），一般仅约为19克，拉力高达300kg每微米。几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能， 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因而碳纤维忌径向强力（即不能打结）而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。

另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。 碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与CO2。 碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。

有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年，它仍保持纤维形态。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值。当碳纤维复合材料与与铝合金组合应用时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。

碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性 。