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碳纤维有什么用途(哪些行业使用碳纤维)

碳纤维用途

碳纤维由有机聚合物制成,有机聚合物由由碳原子连接在一起的长链分子组成。大多数碳纤维(约90%)由聚丙烯腈(PAN)工艺制成。少量(约10%)由人造丝或石油沥青工艺制成。

制造过程中使用的气体、液体和其他材料会产生特定的碳纤维效果、质量和等级。碳纤维制造商使用专有配方和原材料组合来生产材料,通常他们将这些特定配方视为商业机密。

具有最高效模量特性的最高级碳纤维材料用于要求苛刻的应用,例如航空航天。

制造碳纤维涉及化学和机械过程。被称为前体的原材料被拉成长条,然后在厌氧(无氧)环境中加热到高温。极热不是燃烧,而是导致纤维原子剧烈振动,几乎所有非碳原子都被排出。

碳化过程完成后,剩余的纤维由长而紧密的碳原子链组成,几乎没有或没有非碳原子。这些纤维随后被织成织物或与其他材料结合,然后用细丝缠绕或模压成所需的形状和尺寸。

碳纤维在航空航天中的好处

重量轻——也许碳纤维在航空航天应用中的最大优势之一就是它的重量轻。航空航天中的重量很重要,因为它在燃料消耗中起着重要作用。飞机、直升机或航天飞机越轻,将其送入空中所需的燃料就越少。此外,更轻的飞机可以用更少的燃料飞行更远,这意味着更少或没有加油站。燃料消耗是成本和环保意识的一个极其重要的因素。

耐用——碳纤维的强度重量比令人震惊。它具有很高的抗拉强度,这意味着它在张力下具有难以置信的抗断裂性。在航空航天领域,碳纤维部件有助于提高事故生存能力。

耐腐蚀——当某些金属接触时,它们会相互腐蚀。碳纤维在与金属或其自身接触时不会引起腐蚀。这意味着在航空航天中使用碳纤维可以提高金属零件的寿命。

耐化学性——碳纤维对化学暴露也有相当的抵抗力。当暴露于强化学物质时,它不会像其他材料一样变弱、腐蚀或分解。

耐温——大多数金属会根据所处环境的温度而膨胀和收缩。在航空航天领域,金属部件在起飞和着陆过程中会在几分钟内受到极其剧烈的温度变化。碳纤维等复合材料在温度快速变化时不会急剧膨胀和收缩,因此它们比金属更耐用。

汽车行业中的碳纤维

赛车和跑车——由于跑车旨在快速行驶,因此碳纤维是在不影响安全性的情况下减轻车辆总重量的理想材料。宝马、雪佛兰克尔维特和阿尔法罗密欧都在其高端汽车的车身中加入了碳纤维部件,以提高速度和能源效率。碳纤维车身组件不仅仅是速度增强器。重量更轻的底盘也是电动汽车的理想选择。随着车辆整体重量的降低,可以使用更小的电池来实现相同甚至更高水平的性能,因为使汽车行驶所需的能量更少。

车轮和轮辋——基于碳纤维的车轮和轮辋已成为汽车行业最流行的材料应用之一,可作为附件或售后零件提供。碳纤维车轮的设计和制造可降低噪音和振动,同时提供与在汽车底盘中使用碳纤维相同的轻质但强大的优势。碳纤维比钢和铝更能抑制道路上的高频噪音、振动和刺耳声,从而使车厢更安静。

高端内饰—轮辋是形式和功能的结合,但有时您只想要时尚、高端的外观。碳纤维仍然是您的首选。通常由聚合物或铝制成的内部元件正在被碳纤维元件取代,以获得额外的细节水平。由于其耐用性,碳纤维也是一种很好的内饰材料。

碳纤维运动用品和设备

网球——在网球中,碳纤维已被用于制作形状独特且重量更轻的球拍。这可以让球员更快地击球。另外,与钢制或铝制球拍相比,他们对球拍的抓握力更好,控制力要好得多。这些相同的参数适用于其他球拍比赛,如壁球、羽毛球和壁球比赛。

骑自行车——在自行车比赛中,时间就是一切。你被迫突破自己的极限。可以想象,骑自行车承载自己的体重已经够难的了。在比赛中试图通过急弯和陡坡时,还要增加重型钢制自行车的重量,这更加困难。这就解释了为什么骑自行车的人现在选择全碳纤维自行车而不是铝合金自行车。由碳纤维制成的自行车既轻又坚固。因此,它可以承受高冲击并让您更快地到达终点线。

高尔夫——人们常说高尔夫是精英们的游戏。因此,可以肯定地说,这里的球员在高尔夫球杆设计和材料上不放过任何错误的机会。有空间,只为最好的。一段时间前,高尔夫球杆由木材、铝合金、钢、玻璃纤维等材料制成。今天,高尔夫球杆被设计成具有不同的可调节部件。例如,您可以使用由碳纤维手柄和木底制成的高尔夫球杆,反之亦然。这些新时代的球杆击球速度更快,挥杆更精确。它更轻,为您提供更好的控制和足够的硬度,即使是最猛烈的高尔夫球击打也不会留下凹痕或裂缝。

滑雪板和单板滑雪——暖季游戏可能在碳纤维装备潮流中占据主导地位。然而,寒冷季节的运动也没有被抛在后面。使用碳纤维滑雪板和滑雪板,您将看到这项运动的巨大增长。现在越来越多的人不仅将滑雪作为一种爱好,而且还想在比赛中炫耀自己的实力。

水上运动——无论是水球、划船、皮划艇还是滑水,它们都使用碳纤维复合材料。从参与者使用的头盔到划船或滑水设备,再到独木舟本身。没有一项运动你能想到碳纤维在哪里得到了更多的利用。由于其独特的特性,例如提高抗拉强度、耐化学性和耐温性,碳纤维部件非常适合水上运动。在这里,碳纤维可以承受高冲击,并且设备不会腐蚀。

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