碳纖維復合材料的研究進展及其應用

碳纖維復合材料的研究進展及其應用什么是碳纖維？什么是碳纖維復合材料？研究現(xiàn)狀如何？如何制備成型？有何應用？前景如何？目錄1碳纖維及其復合材料的定義2碳纖維復合材料的種類3碳纖維復合材料的研究現(xiàn)狀4碳纖維及其復合材料的成型制備技術5碳纖維及其復合材料的應用及其發(fā)展1碳纖維及其復合材料定義碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成的結構材料簡稱碳纖維復合材料。碳纖維復合材料碳纖維碳纖維（carbonfiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料熱固性樹脂基熱塑性樹脂基橡膠基(1)分類基體聚合物增強體粒狀or片狀or纖維狀(2)舉例太陽能電池帆板火箭發(fā)動機殼汽車保險杠2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類金屬基復合材料輕金屬基高熔點金屬基金屬間化合物基基體金屬增強體金屬纖維oror合金or金屬間化合物金屬間化合物(1)分類(2)舉例航天飛機中段主機身的B/Al關鍵桁架、臂狀支柱齒輪高爾夫球桿擊球頭2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料

陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類陶瓷基復合材料高溫陶瓷基復合材料玻璃基復合材料玻璃陶瓷基復合材料基體陶瓷材料增強體陶瓷or晶片or碳纖維等(1)分類(2)舉例切削刀具火箭發(fā)動機構件高速列車制動件2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料

水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類水泥基復合材料適當比例拌合均勻細骨料硬化水粗骨料成型澆搗應用舉例地面和道路工程建筑結構工程修補工程2碳纖維復合材料的種類聚合物基復合材料金屬基復合材料無機非金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料

碳基復合材料2碳纖維復合材料的種類2碳纖維復合材料的種類碳基復合材料基體碳增強體樹脂碳or瀝青碳or沉積碳火箭及導彈所有的燒蝕材料小汽車中的懸臂、車頂、車輪、發(fā)動機蓋板、框架和橫梁、傳動軸和保險杠燈人造髖關節(jié)3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)整體技術現(xiàn)狀全球產(chǎn)能工信部計劃3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀我國碳纖維產(chǎn)業(yè)整體技術現(xiàn)狀3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀種類現(xiàn)狀T300級掌握工業(yè)化生產(chǎn)技術T700級基本掌握工業(yè)化生產(chǎn)技術T800級試驗線試制階段M40級

研發(fā)、試制階段3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)整體技術現(xiàn)狀全球產(chǎn)能工信部計劃3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀生產(chǎn)商批發(fā)商零售商消費者實物流實物流實物流產(chǎn)權流產(chǎn)權流產(chǎn)權流促銷流促銷流促銷流談判流談判流談判流財務流財務流財務流風險流風險流風險流訂單流訂單流訂單流支付流支付流支付流全國（大陸）碳纖維生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能與產(chǎn)量示意圖（單位：噸）項目年份產(chǎn)能產(chǎn)量2012年1000020002013年1400030003

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀基本棱錐圖從事碳纖維復合材料制品研制和生產(chǎn)，以及設備制造的廠家2013生產(chǎn)體育休閑用品拉擠成型工藝生產(chǎn)航空航天纖維纏繞工藝生產(chǎn)3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)整體技術現(xiàn)狀全球產(chǎn)能工信部計劃3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀3

碳纖維復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀12初步建立碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)體系，碳纖維的工業(yè)應用市場初具規(guī)?；緷M足國民經(jīng)濟和國防科技工業(yè)的需求，初步形成兩到三家具有國際競爭力的大型企業(yè)集團及若干產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)工信部印發(fā)《加快推進碳纖維行業(yè)發(fā)展行動計劃》2016年2020年碳纖維是如何制備的？碳纖維復合材料又是如何制備成型的？4、碳纖維及其復合材料成型制備技術（一）、碳纖維的制備方法丙烯酸碳纖維1前驅纖維于200-300℃氧化性氣氛中,在張力作用下熱處理,使線性的PAN分子轉變?yōu)榄h(huán)狀或梯形化合物,在1000以℃上進行脫氫碳化，形成亂層石墨結構。繼續(xù)2000-3000℃的高溫處理,得到高模量碳纖維。瀝青基碳纖維2先對瀝青進行熱固性處理,然后熔融紡絲、碳化、石墨化得到纖維。粘膠碳纖維3粘膠纖維制備碳纖維與制備PAN基碳纖維類似，也經(jīng)過低溫(<40℃)處理與高溫(>1000℃)碳化、石墨化過程兩階段。4、碳纖維及其復合材料成型制備技術碳纖維的制備方法(續(xù))氣相生長碳纖維4使氣態(tài)烴或CO等在附著于基質之上的過渡金屬顆粒(如鐵、鉆、鎳)催化劑上,高溫下發(fā)生裂解或歧化反應,碳沉積生長成碳纖維，但制得的是短纖維。3提升渠道效率的途徑和方法（二）、碳纖維復合材料的制備技術RTM/RFI工藝模壓成型纏繞成型電子束固化成型拉擠成型真空袋壓成型化學氣相沉淀法靜電紡絲法4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術準備模具碳纖維鋪于模腔內注入樹脂膠液固化脫模RTM/RFI工藝4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術模壓成型制備碳纖維預浸料加入對模加熱、加壓固化4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術纏繞成型連續(xù)碳纖維浸與樹脂膠液纏繞到芯模上固化脫模制得筒形件電子束固化成型制備預浸料高能電子束處理交聯(lián)固化成型4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術拉擠成型真空袋壓成型將紗架上的纖維粗紗和其他連續(xù)增強材料、聚脂表面氈等進行樹脂浸漬，然后通過保持一定截面形狀的成型模具，并使其在模內固化成型后連續(xù)出模。預浸料疊層和其他工藝輔助材料組合在一起，構成一個真空袋組合系統(tǒng)，在熱壓罐中一定壓力（包括真空袋內的真空負壓和袋外正壓）和溫度下固化，制成各種形狀的制件。4、碳纖維復合材料的成型制備技術化學氣象沉淀法（CVD）液態(tài)浸漬-炭化工藝基體碳增強體樹脂碳or瀝青碳or沉積碳4、碳纖維及其復合材料的成型制備技術靜電紡絲法渠道結構原因1將碳纖維與聚合物混合制成紡絲原液，通過靜電力作為牽引力來制得超細碳纖維復合纖維。ApplicationsOfCarbonFiberReinforcedComposites（CFRC)5、ApplicationsOfCarbonFiberReinforcedComposites（CFRC)PropertiesofCarbonFiberReinforcedCompositesLowdensityCFRCHighspecificstrengthHighspecificmodulusAdvanceddesignExcellentanti-fatiguepropertiesExcellentresistancetovibrationGoodhigh-temperatureperformanceHighBrokensecurity4、

ApplicationsOfCarbonFiberReinforcedComposites（CFRC)5、

ApplicationsOfCarbonFiberReinforcedComposites（CFRC)ApplicationinWindenergyTheadvantageofCFRCcomparedwithGFRPHigherspecificst