闡述碳纖維制品的力學(xué)性能是怎樣的

    碳纖維作為一種新型結(jié)構(gòu)材料，以其重量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異的性能優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、軌道交通等領(lǐng)域。

    碳纖維雖然是一種纖維材料，但其力學(xué)性能非常優(yōu)異。常用的T300碳纖維材料的拉伸模量達到230gpa，拉伸強度達到3500兆帕，是鋼的幾倍，剪切強度也達到110兆帕。同時，其抗彎強度可達1300Mpa，而大多數(shù)金屬材料沒有抗彎強度。

    在碳纖維材料的實際應(yīng)用過程中，通常不單獨使用，而是與樹脂等基體材料融合形成碳纖維復(fù)合材料。碳纖維是一種各向異性的結(jié)構(gòu)材料。垂直和平行纖維的性能不同，因此碳纖維與其他金屬結(jié)構(gòu)材料不同。因此，通過合理的鋪設(shè)設(shè)計，碳纖維可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

    碳纖維制品價格高的原因：

    生產(chǎn)成本是高價格的一個重要原因。從組成上看，碳纖維是一種碳含量超過95%的材料。它與在家燃燒的木炭沒有太大的區(qū)別，但它的結(jié)構(gòu)與碳完全不同。這種材料是由片狀石墨微晶和沿纖維軸堆疊的其他有機纖維制成，然后碳化和石墨化。也就是說，它是一種完全由人工干預(yù)制成的無機材料。碳纖維生產(chǎn)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)過程，從前體的制備到預(yù)氧化石墨化，再到產(chǎn)品的上漿和包裝，每一步的生產(chǎn)過程都有很高的要求，需要高精度的控制，很多設(shè)備的要求都很高。初始設(shè)備投資和維護成本高，這是碳纖維價格高的原因之一。特別是在炭化、石墨化后期，需要高溫，生產(chǎn)過程中能耗高是碳纖維成本高的另一個原因。碳纖維核心生產(chǎn)技術(shù)牢牢掌握在少數(shù)發(fā)達地區(qū)手中，一些高性能的碳纖維仍然需要進口，這也導(dǎo)致了碳纖維價格的上漲。