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什么是单向碳纤维织物(单向碳纤维织物的优缺点及用途)

单向碳纤维

单向碳纤维织物是一种碳纤维增强材料,它是非织造的,所有纤维都在一个平行的方向上运行。使用这种面料,纤维之间没有间隙,并且这些纤维平放。没有将纤维强度与另一个方向分成两半的横截面编织。这允许提供最大纵向拉伸潜力的纤维的集中密度-比任何其他织物编织都要大。作为比较,这是在重量密度的五分之一时结构钢的纵向抗拉强度的3倍。

单向碳纤维织物的优点

单向面料单向碳纤维织物是一种碳纤维增强材料,它是非织造的,所有纤维都在一个平行的方向上运行。使用这种面料,纤维之间没有间隙,并且这些纤维平放。没有将纤维强度与另一个方向分成两半的横截面编织。这允许提供最大纵向拉伸潜力的纤维的集中密度-比任何其他织物编织都要大。作为比较,这是在重量密度的五分之一时结构钢的纵向抗拉强度的3倍。

同样,由碳纤维制成的复合材料部件在纤维晶粒的方向上提供了它们的极限强度。因此,使用单向碳纤维织物作为其唯一增强材料的复合材料部件仅在两个方向(在纤维方向)提供最大强度,并且非常坚硬。这种定向强度特性使其成为一种各向同性材料,类似于木材。在部件铺设期间,单向织物可以以不同的角度方向重叠,以在不牺牲刚度的情况下实现多个方向的强度。此外,在铺层过程中,单向织物可以与其他碳纤维织物编织叠层,以获得不同的方向强度特性或美学。

单向织物也可提供非常轻的重量;甚至比编织的同类产品更轻。这允许更可控的精密零件结构和叠层中的精确工程。

此外,与编织碳纤维相比,单向碳纤维也更经济。这是由于其较低的总纤维含量和较不密集的编织工艺。这可以节省原本昂贵但高性能的零件的生产成本。

单向碳纤维织物的缺点

单向碳纤维增强材料的最大优势也是它们最大的劣势。它们不适用于需要很大各向异性强度特性(所有方向的强度)的零件。汽车和其他需要全方位强度的多维应用中使用的复合材料部件应使用不同的编织方式,例如平纹、斜纹或缎纹编织。您也可以在我们的网站上找到这些其他样式。

另一个潜在的缺点是,由单向碳纤维制成的复合材料部件具有非常普通的单颗粒表面。如果制造商想要拥有漂亮的、标志性的碳纤维饰面,他们通常会使用单层机织织物作为铺层的最外层。例如,自行车车架通常由多层单向织物制成,以不同的方向铺设以获得最大的强度和刚度,然后使用3K斜纹编织碳纤维织物(#1069)完成“标志性”碳纤维外观。

单向碳纤维的用途

单向加固非常适合前后强度最重要的应用。例如,仅沿正向和反向移动的长管状结构(如火箭、飞机和船只)通常使用单向碳纤维作为增强材料。您会发现大多数用于车架(如背包、自行车)的碳纤维管都使用单向碳纤维,因为它重量轻且刚度高。对于娱乐和爱好者市场,它也常见于模型飞机、无人机、模型船、模型火箭、自行车和休闲棒(曲棍球、远足、曲棍球等)。

碳纤维和树脂的进步也使单向碳纤维增强材料在建筑和结构工程中更受欢迎。由于碳纤维具有出色的强度,它是这些应用中木材或金属的理想替代品,例如桥梁和建筑修复。碳纤维以其多种复合形式,缩短了施工时间,提供了更高的耐用性,并最大限度地降低了维护成本。

单向碳纤维的轻质和刚度也被用于宽涡轮叶片。增加的刚度和更轻的重量允许更长、更薄的叶片,增加的长度导致更大的扫掠区域,更薄、更轻的叶片对空气运动更敏感,这两者都提供了更大的能量输出。

单向碳纤维套管也用于自行车车架和车把之外的运动。出色的抗疲劳性、重量轻和刚性相结合,使单向碳纤维成为假肢叶片的理想选择,例如残奥会短跑运动员使用的叶片。单向碳纤维织物也被用于短跑鞋和自行车鞋的鞋底,以在能源效率至关重要的赛车场景中以最小的重量提供极高的刚度。

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