碳纤维具有许多优良性能
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。
为什么碳纤维会被人们重视
碳纤维是指含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维。它是以化纤和石油产品经特殊工艺制成的纤维。据说,大发明家爱迪生发明了电灯的灯丝用的就是碳纤维。20世纪50年代初,人们在寻找高强度、高模量、耐燃烧和抗腐蚀等新材料的时候,又重新认识了这种被称为“梦幻材料”的新型纤维。美国是最早生产粘胶基碳纤维的国家,其后,日本研究人员发明了用聚丙烯腈(PAN)原丝制造碳纤维的新方法。使其成为当前碳纤维工业的主流,产量占世界总产量的90%左右。1974年,美国又以沥青为基,发明了制造碳纤维的新方法,目前高性能沥青碳纤维仍是较好的碳纤维产品。这样就形成了PAN基、沥青基和粘胶基碳纤维三大原料体系。
碳纤维航空航天应用(火箭、导弹)
碳纤维复合材料在导弹、运载火箭和卫星飞行器上结构、功能一体化的作用,其应用水平和规模关系到武器装备的提升。主要应用于导弹弹头、弹体和发动机壳体、结构件件上。其中碳纤维与酚醛树脂复合在弹头、发动机喷管等耐烧蚀部件作为重要防热材料。例如:美国侏儒、民兵、三叉戟等战略导弹壳体上成熟应用。发动机壳体采用碳纤维复合材料的有美国三叉戟-2 导弹、战斧式巡航导弹、大力神一4 火箭、法国的阿里安一2 火箭、日本的M-5火箭等。使用的IM-7 碳纤维抗拉强度为5.3GPa ,东丽T-800 纤维抗拉强度:5.65Gpa、杨氏模量300GPa。碳纤维/酚醛复合材料在耐高温性能方面已成功应用,如:阿里安娜V Flight164上。碳纤维复合材料的发展关系到航天整体技术的发展。