碳纤维是什么？

碳纤维是由碳原子结合起来而形成的一个长链。纤维非常坚硬、劳固和质量轻，被应用于各种优异的建筑材料。碳纤维材料由各种原材料块制成，包括纱线、单向编织物和其它几种依次用于创建复合 的部分

 平纹碳纤                                  斜纹碳纤

在这些目录中还有很多子类需要进一步细化。例如不同的碳纤维条纹会对组成部分及最终产品产生不同的性能。为了创造一个拉伸及压缩都强硬的碳纤组成部分，需要一个稳定的结构构建基内部及维持其外形。环氧树脂是一种具有良好抗压及形变的优秀材料，通常用于组建这个结构使碳纤凭该结构实现加固。由于树脂密度小因此可以用于创建质量轻的部件且非常坚固。当制作一个部件时许多不同的方法可以利用，包括湿法叠涂、真空袋压成型、树脂传递、匹配模具、嵌件成型、拉挤成型和许多其它的方法。此外，选择不同的树脂可以产生不同的性能

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强度、硬度与其它材料的比较

碳纤非常坚固，这是典型的工程材料方面的强度重量比和刚度重量比的衡量，特别是在增加重量会导致生命周期成本或不满意表现的结构设计方面。一种材料的硬度是由它的弹性系数进行测量的，碳纤的系数典型值20 msi(138 Gpa)和它的最大拉伸强度典型值是500 ksi(3.5 Gpa)。高强度和硬度的碳纤材料同样具有更高的应用价值，可以通过专业的热处理工艺。相比铝2024-T3的系数典型值只有10 msi和最大拉伸强度典型值只有500 ksi，而4130钢的系数典型值是30 msi和最大拉伸强度典型值是125 ksi。

      作为例子，一个平纹碳纤板具有6msi的弹性系数和83 lbs/ft3的体积密度。作为对比，铝的密度是169 lbs/ft3，它的重量硬度是8.8 x 108 ft。因此即使一个普通的平纹碳纤板的重量硬度也比铝高18%比钢高14%。当考虑一个定制的强度加强的碳纤板以及同时增加强度及硬度的芯材时，很明显先进的碳纤复合材料可以应用到广泛

优势与劣势

碳纤加强复合材料具有几个在高级材料及系统利用的优秀特性。碳纤2个常见的应用是重量令人满意下对强度和硬度的要求，包括太空、军事结构、机器人、风力发电、生产设备、体育器材及其它很多方面。当结合其它材料时可以实现高韧性，某些特定的应用也会应用到碳纤的导电性和高导热性。最后，除了基本的力学特性，碳纤维具有独特的和美丽的表面光洁度。

      虽然碳纤具有其它材料无法比拟的特性，但同时也有些方面需要进行权衡。首先固态碳纤不易变形，当在轻度弯曲情况下不会变形，相反一旦超过极限碳纤将完成破坏。在设计过程中工程师必须理解这种特性，特别是在安全因素的设计考虑下。同时值得注意的是碳纤复合材料比传统的材料昂贵的多。使用碳纤生产高质量的建筑材料(例如固态碳板，夹板，管)时要求比较高的水平和许多错综复杂的过程，建造自装配、高度优化的部件和组件要求非常高的技术等级和特殊的工具和设备。

碳纤VS金属

当设计组合部件时不能简单的比较碳纤、铜铝或塑料的属性，因为这些材料基本是一样的（所有点的特性相同），都具有相同的性质（各轴的特性也相同）。相比之下，碳纤的力量集中在它的轴心方向，就此碳纤的特性和方向最大程度的影响基机械性能。碳纤部件是综合的既不是均匀的也不是各方向的。

      碳纤的性能和钢铁相近同时其重量和塑料相近，因此碳纤的强度重量比（和硬度重量比）远高于钢铁和塑料。具体的细节取决于部件的建造和应用，例如一个泡沫芯层具有很高的弯曲力量重量比，但不一定压缩或挤压，它们的结构是唯一的，因此在你的应用中我们不可能使用碳纤来代替相同厚度的钢铁。确定特定需求的产品的安全性和舒适性是客户的责任，这是经过工程分析和实验验证的。