碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状论文_薛海霞,郭海伟 陈燕燕,魏亚芳,乔月月,梁宁娜,张

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摘要:文章主要针对碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状进行分析,结合当下碳纤维增强树脂基复合材料的发展现状为根据,从碳纤维增强树脂基复合材料的性能、碳纤维增强树脂基复合材料最新应用现状等方面进行深入研究与探索,主要目的在于更好的推动碳纤维增强树脂基复合材料应用的发展与进步。

关键词:碳纤维;树脂基复合材料;应用现状

在提高我国自身竞争力,促进社会经济发展、进行国防建设过程中,碳纤维增强树脂基复合材料的研制与使用有着重要的作用。在风力发电、汽车制制造、导弹卫星制造等领域中,对碳纤维增强树脂基复合材料的使用有着重要的地位。在经济等不断发展的条件下,碳纤维增强树脂基复合材料在各国的发展强大过程中都有着重要的影响。

一、碳纤维增强树脂基复合材料的性能

碳纤维增强树脂基复合材料自身具有较强的各向异性,将其与其他金属材料进行比较,其自身有着校为优异的性能。第一,密度较低。碳纤维增强树脂基复合材料自身的密度为每立方厘米1.6至1.9克,与其他金属材料密度进行比较相对较低。第二,比强度、比劲度较高。碳纤维增强树脂基复合材料自身的比强度为钢材比强度的4倍左右,同时,比劲度则为各种材料的1.5倍,进一步证明了碳纤维增强树脂基复合材料具有较好的强度与较低的重量。第三,抗温性较强。在温度达到450摄氏度期间,相关合金的弹性模量指几乎为零,同时自身的强度快速下降,碳纤维增强树脂基复合材料在这一温度时,其自身的物理特性不会发生改变。第四,耐疲劳性较高。现阶段各种金属材料自身疲劳强度的最大值为抗拉强度的1/2左右,碳纤维增强树脂基复合材料的疲劳强度的最大值则为抗拉强度的3/5至4/5左右。第五,抗腐蚀性较强。碳纤维增强树脂基复合材料外层具有相应的树脂物质,使其具有较强的抗腐蚀性。第六,可设计性较强。碳纤维增强树脂基复合材料自身具有的较强各向异性使其可设计性较高,相关工作人员可以利用科学与的方法得到具有较高性能的碳纤维增强树脂基复合材料。

二、碳纤维增强树脂基复合材料最新应用现状

(一)碳纤维增强树脂基复合材料在汽车制造中的使用

碳纤维增强树脂基复合材料在汽车覆盖件中被较为广泛的使用。在碳纤维增强树脂基复合材料对汽车覆盖件进行制作期间,汽车覆盖件自身的强度、抗腐蚀性、抗冲击性、外观表现等都具有着较强的特殊性,使其在各种高等汽车制造中受到广泛的使用。

例如:著名的奔驰厂家曾将制作了一种款式的汽车,其所有的覆盖件都是通过碳纤维增强树脂基复合材料进行制作,该车的最高速度可达到350千米每小时,百米加速度仅为1.8秒。碳纤维增强树脂基复合材料自身的密度对钢材料相相对较低,但在相关的汽车检测期间其抗冲击了却为钢材料的3.5倍左右。在降低汽车自身重量、降低燃料使用的同时,实现了低碳环保等政策,并提高用户自身在汽车驾驶过程中的安全性。

(二)碳纤维增强树脂基复合材料在风力发电中的使用

在经济的发展作用下,人们的环保意识逐渐提升,对风能的使用率也逐渐提高。风能作为自然界中用之不尽的清洁能源,使风能发电行业快速兴起。在风力发电过程中风车叶片的体积出现提升,其长度已经到达到了70米,重量达到1324吨左右,进一步提高了对于风车叶片制作材料的各种需求。在这种情况下通过玻璃钢材料对风车叶片进行制作以及不能符合现阶段叶片的相关需求,玻璃钢材料在恶劣环境下的最大长度通常为58米左右。碳纤维增强树脂基复合材料自身的比强度则为玻璃钢比强度的1.5倍,比模量也是其2.5倍左右,在使用碳纤维增强树脂基复合材料时则可以提高风车叶片自身的长度,满足现阶段的相关需求。同时,碳纤维增强树脂基复合材料自身的密度则为玻璃钢材料密度的0.9倍左右,更好的满足了叶片制作中的相关需求。在使用碳纤维增强树脂基复合材料时,叶片的制作成本也相对降低。同时碳纤维自身既有较强的导电能力,因此需要对其材料制作的叶片进行相应的防护措施,降低因落雷对叶片造成影响,提高其使用时间。下图为碳纤维增强树脂基复合材料风力发电叶片:

(三)碳纤维增强树脂基复合材料在航空行业的使用

首先,碳纤维增强树脂基复合材料在民用飞行设备中的使用。在使用碳纤维增强树脂基复合材料对各种民用飞行设备进行制作过程中,可以较好的提高飞行设备自身的性价比。现阶段世界民用飞行设备制作的两大巨头公司在上世纪70年代开始就已经使用碳纤维增强树脂基复合材料对民用飞行设备进行相应的之所。

例如:波音707飞机在制作过程中没有使用碳纤维增强树脂基复合材料,播音757在制作过程中则使用了5%左右的碳纤维增强树脂基复合材料,随着技术的发展,其各种类飞机中碳纤维增强树脂基复合材料的使用率逐渐提升,瑞士风A322飞机中其材料的使用率则到达了18%左右。

在可以飞速发展的作用下,碳纤维增强树脂基复合材料在各种民用飞行设备中的使用率快速提升,播音787碳纤维增强树脂基复合材料的使用率甚至到达49%,其所有构件几乎全部使用碳纤维增强树脂基复合材料。在使用该材料对相关金属性材料进行替换时,飞机自身的重量快速下降,其强度等没有发生相应的变化。同时其燃料使用量下下降了15%左右,并降低了飞机自身的维修成本。

其次,碳纤维增强树脂基复合材料在各种导弹中也有着较为广泛的使用。在各种因素的影响下,导弹对自身的构件需求与质量要求十分严格,利用碳纤维增强树脂基复合材料可以在一定程度上提高导弹的飞行距离与打击精准性。在其自身重量降低1千克时,导弹的飞行距离可提高18千米左右,因此在导弹中使用该材料可以在极大的程度上提升导弹自身的作战性能。

结束语

综上所述,随着经济与科学的发挥发展,碳纤维增强树脂基复合材料由于其自身性能的特殊性受到了越来越多行业的关注,并在风力发电、航空行业、汽车制造行业中受到广泛的新应用,在降低相关制作成本的同时,提高了风力发电质量、汽车自身性能以及民用飞行设备的质量等,进一步促进国家经济的快速发展与竞争力的提升。

参考文献

[1]彭金涛,任天斌.碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J].中国胶粘剂,2014(08).

[2]陈燕,葛恩德,傅玉灿,苏宏华,徐九华.碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望[J].复合材料学报,2015(02).

[3]尹翔宇,朱波,刘洪正,郑连勇,张春雷.碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究现状[J].高科技纤维与应用,2011(06).

论文作者:薛海霞,郭海伟 陈燕燕,魏亚芳,乔月月,梁宁娜,张

论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期

论文发表时间:2017/11/15

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