碳纖維與碳纖維復(fù)合材料

關(guān)于碳纖維與碳纖維復(fù)合材料第2頁,共12頁，2024年2月25日，星期天碳纖維與碳纖維復(fù)合材料

我們通常所說的碳纖維是一個模糊的總稱，不同種類碳纖維的性能其實千差萬別。要注意，我們所說的「碳纖維」，其實是「碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料」的簡稱和俗稱，與真正的「碳纖維」是有區(qū)別的。簡單理解，真正的「碳纖維」就像是一根一根的毛線，而我們通常所說的「碳纖維」則是這些毛線織成的各種毛衣、圍巾、手套等等第3頁,共12頁，2024年2月25日，星期天所謂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其實就是用很多碳纖維，按照一定的方向排布，然后用樹脂或者其它黏合材料緊密的連接成一體。如圖所示，這一根一根的圓柱體就是碳的纖維，而這些圓柱體被中間填充的樹脂填充在一起。這些纖維的分布密度直接影響最終的材料性能。正因為這樣，我們可以通過調(diào)整纖維體積比，來控制碳纖維材料的最終性能。簡單說，第4頁,共12頁，2024年2月25日，星期天纖維越密，單位體積內(nèi)的纖維越多，沿纖維方向的強(qiáng)度就越高；反之，纖維越疏，單位體積內(nèi)的纖維越少，最終碳纖維材料的強(qiáng)度也就越低。

纖維和樹脂共同組成的「纖維復(fù)合材料」，其工程性能不僅僅取決于單根纖維的性能，還受樹脂性能和纖維密度的影響，更受纖維方向的影響。也就是說，最終碳纖維材料的性能，其實是纖維性能和填充樹脂性能的加權(quán)平均。第5頁,共12頁，2024年2月25日，星期天對于工程中使用的碳纖維來說，纖維的排布既可以是單一方向的，也可以是多方向交叉疊加的。其中最常用的當(dāng)然是多方向交叉的，這也就是我們常見的那種碳纖維的外觀。第6頁,共12頁，2024年2月25日，星期天比如這就是單一方向的第7頁,共12頁，2024年2月25日，星期天這個就是多方向交叉的，我們常見的碳纖維的外觀就是這種雙向交叉的紋理。原始的碳纖維材料就是這樣的，其實更像布料，可以彎折，可以卷成一卷。第8頁,共12頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共12頁，2024年2月25日，星期天碳纖維編織編織是一種基本的紡織工藝，能夠使兩條以上紗線在斜向或縱向互相交織形成整體結(jié)構(gòu)的預(yù)成形體。這種工藝通常能夠制造出復(fù)雜形狀的預(yù)成形體，但其尺寸受設(shè)備和紗線尺寸的限制.該工藝技術(shù)一般分為兩類，一類的二維編織工藝，另一類是三維編織工藝。第10頁,共12頁，2024年2月25日，星期天傳統(tǒng)的二維編織工藝能用于制造復(fù)雜的管狀、凹陷或平面零件的預(yù)成形體，它與其它紡織技術(shù)相比成本相對較低。它的研究主要集中在研發(fā)自動化編織機(jī)來減少生產(chǎn)成本和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。它的關(guān)鍵技術(shù)包括質(zhì)量控制、纖維方向和分布、芯軸設(shè)計等。三維編織復(fù)合材料是近二十年來誕生的一種新型復(fù)合材料，它以三維整體織物為增強(qiáng)體，其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性顯著改善了復(fù)合材料多方面的力學(xué)特性,從根本上克服了傳統(tǒng)層合板層間剪切強(qiáng)度低而且易分層的缺點在航空、航天、軍工、汽車、療以及高級體育用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用第11頁,共12頁，20