碳纤维复合材料的应用

龙源期刊网 碳纤维复合材料的应用作者：陈士杰来源：科技经济市场2012年第 03期摘 要：本文概述了碳纤维复合材料的发展和性能，简要介绍了碳纤维复合材料在土木工 程、航空航天、石油工业等方面的应用情况。关键词：碳纤维；复合材料；应用0 前言碳纤维复合材料自20世纪 50年代面世以来，以其独特的性能，主要用于火箭、航天、航 空等尖端科学技术，随着碳纤维复合材料性能的不断完善和提高，目前在土木工程、航空航 天、石油化工、交通运输、体育产品等领域得到广泛应用。1 碳纤维复合材料的性能碳纤维是由碳元素组成的特种纤维，其含碳量一般在90%以上。碳纤维材料有其独特的性 能，包括：强度高，是钢铁的5倍；耐热性好，可以承受2000以上的高温；密度小，是钢 铁的 1/5；热膨胀系数低，在温差变化较大的情况下，变形量较低；抗热冲击性能也很好；耐 腐蚀性能好，能耐硫酸等强酸的腐蚀；抗拉强度好，能达到钢的79倍。2 碳纤维复合材料的应用2.1 土木建筑领域的应用水泥在土木建材领域中用量最大，但水泥也有诸如脆性大、抗拉强度低等缺点，而现在用 混凝土或水泥做基体制成的碳纤维增强复合材料，克服了水泥强度低、在混凝土中易开裂、易 受到氯盐、硫酸盐等侵蚀的缺点，在冬季及寒冷地区有很大的应用空间。在大型建筑中，钢筋 的使用量相当惊人，国家体育场“鸟巢”的钢筋绑扎量达到5.2万吨，施工量大，运输、安装费 时费力，如果采用自身较轻的碳纤维，可以大大降低建筑结构的重量，方便施工，减少安装时 间，降低施工周期1。用碳纤维和树脂制成的碳纤维复合材料片，拉伸模量高、拉伸强度 大，广泛应用于加固受损的钢筋混凝土结构物2，用在石油平台上可使石油平台壁的耐冲击 性能大大增强。2.2 航空航天领域的应用航空工业最早大量采用碳纤维复合材料。在航空工业中，飞行器的质量轻，就意味着油耗 的降低，速度的加快，碳纤维强度高、密度低、变形量低的特点决定了碳纤维是理想的航空材 料。美国波音公司的 787飞机，机体大量采用碳纤维材料，质量比传统的铝合金机体减轻近