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碳碳复合材料的来源及独特优点有哪些?

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-07-14【


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  碳碳复合材料(Material)是由碳纤维增强碳基体制备的碳基复合材料。其最早产生可以追溯(trace back)到1881年爱迪生为了提高灯丝寿命(lifetime)将碳丝在氢气中加热形成裂解碳,共同组成碳碳复合材料雏形(prototype)。现代意义上的碳碳复合材料是由美国的Chance Vought航空公司在测定碳纤维增强酚(phenol)醛(aldehyde)基复合材料中碳纤维包含比重,由于实验(experiment)失误,聚合物没有被氧化(oxidation)而是被碳化了,意外得到碳基体。该公司对其进行分析(Analyse)和实验发现所得的纤维增强碳基体复合材料具有一系列优异的性能是一种新型结构的复合材料。从此复合材料家族又增添了新成员。根据碳碳复合材料的用途不同的碳纤维和碳基体用于制备碳碳复合材料。制备碳碳复合材料的碳纤维有:粘胶基碳纤维、沥青基碳纤维、聚丙烯晴基(PAN)碳纤维等。碳基体不同包括(bāo kuò):树脂(Resin)碳、沥青碳和热解碳等。
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  碳碳复合材料(Material)具有一些独特(释义:特有的、特别的)的优点 :
  ( 1 )密度较低,其密度一般小于2g/m³。
  (2)熔点比较高,其可承受2000℃的高温而不融化,也是现今惰性环境下高温力学性能最好的材料。
  (3)力学性能好,在惰性条件下,碳(C)碳复合材料(Material)的强度(strength)随温度(temperature)的升高而不断增加。至1200℃时强度最大值,然后逐渐降低,至2000℃时,强度与室温强度接近,2000℃以后,强度逐渐降低,塑性增加。
  (4)摩擦系数小,其存在石墨(化学式C )微晶,耐摩擦性能优异。碳纤维生产具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维配件一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
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  (5)热膨胀(inflate)系数低,这是因为碳碳符合材料(Material)耐高温的特性。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。
  (6)比强度(strength)、模量高。由于其低密度、强度特别高的、高模量。因此其比强度、比模量高,符合现代结构或装备(Equipment)材料轻型化要求。
  (7)优异的抗烧蚀性能。碳碳复合材料(Material)是一种升华(sublimation)一辐射(Radiation)型烧蚀材料,被烧蚀时吸收的热量(Heat)高,向周围辐射的热流大,烧蚀均匀(jūn yún)。因为这些优点使得碳碳材料在军事领域航天领域得到广泛应用。
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