從鋼鐵時代到復(fù)合材料時代的演變

碳纖維呈黑色，堅硬，具有強(qiáng)度高、重量輕等特點，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在35000MPa以上，是鋼的7.9倍，抗拉彈性模量為230000MPa～430000MPa，高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到20000MPa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為590MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，構(gòu)件自重愈小；比模量愈高，構(gòu)件的剛度愈大。從這個意義上已預(yù)示了碳纖維在工程上的廣闊應(yīng)用前景?？v觀多種新興復(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料的優(yōu)異性能，眾多專家預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時代進(jìn)入到一個復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時代。 copyright 123456

　　PAN碳纖維及其復(fù)合材料具有以下特征（其中括號內(nèi)為碳纖維的纖維軸方向的特征）：（1）機(jī)械特性，與金屬相比，密度小，質(zhì)輕；模量高，高剛性；強(qiáng)度高；疲勞強(qiáng)度高；耐磨耗性、潤滑性優(yōu)良；振動衰減性優(yōu)良；（2）耐熱性、安定性，熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好；具有導(dǎo)熱性；在惰性氣體中耐熱性優(yōu)良；（3）電傳導(dǎo)及電磁波屏蔽性，具有導(dǎo)電性；具有電磁波屏蔽性；（4）X射線透過性優(yōu)良；屬多種導(dǎo)性材料，針對其目的可設(shè)計出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)體。 copyright 123456

　　2007年，日本主要碳纖維生產(chǎn)商東麗公司與日產(chǎn)汽車等企業(yè)聯(lián)手開發(fā)出了使用碳纖維的尖端材料，可大幅減輕汽車主要部件，如底盤的重量。新技術(shù)可使汽車整體重量減輕1成，提高燃效性能4%～5%。另外，耐沖擊性可達(dá)到原來的1.5倍。這些廠家計劃3年后在市售車上應(yīng)用此新技術(shù)。在全球為減排溫室氣體而強(qiáng)化燃效規(guī)定的背景下，這一新技術(shù)有望加快以鋼鐵為主的汽車原材料的轉(zhuǎn)變。 本文來自123

　　底盤是汽車底部的骨架，是與發(fā)動機(jī)等同等重要的基礎(chǔ)部件。此前，曾在將發(fā)動機(jī)的動力傳導(dǎo)給車輪的傳動軸上采用過碳纖維。如果新技術(shù)達(dá)到實用水平，則是首次在汽車主要部件上采用碳纖維。以高級乘用車為例，目前的鋼鐵底盤重量約達(dá)300kg，如果改用碳纖維與樹脂合成的碳纖維強(qiáng)化塑料，則可降低到150kg左右，1.5t左右的汽車總重量由此可減輕1成。另外，在發(fā)生碰撞事故時，底盤會發(fā)生變形，從而吸收沖擊力。假定在時速60km下發(fā)生碰撞事故，底盤的能量吸收量可提高到1.5倍，從而可減輕人體所受的沖擊。 123,123