为什么碳纤维如此坚固？

我们所知的碳纤维技术是在 1964 年受邀参加的。今天，碳材料被用于从飞机到汽车和假肢的一切事物。如果没有复合材料，许多现代技术进步是不可能的。那么是什么让碳纤维如此坚固呢？我们将快速了解这种碳材料的特性，了解它如何实现令人难以置信的耐热性和其他重要特性。您可能再也不会以同样的方式看待您的自行车头盔或网球拍了。

为什么碳纤维如此坚固？

碳纤维由结晶碳丝制成。它们大约比一根人类头发小 100 倍。在精确数字中，直径为 0.0002-0.0004 英寸。最常见的碳纤维前体使用聚丙烯腈 (PAN)，尽管还有其他碳基替代品。在碳纤维中，碳原子紧紧地结合在一起。这形成了链状键。独特的晶体排列使复合材料异常坚固。当与其他碳纤维结合使用时，这种强度会进一步增强。因此，正是粘合结构使碳纤维如此不易断裂。尽管它非常轻便。碳纤维可以编织成永久形状。这使得复合材料可用于例如假肢。碳纤维也非常轻。您可能听说过拉伸强度。这种品质使任何用碳纤维制成的东西都能在断裂前承受高强度的张力。这种品质使碳纤维可用于制造飞机。除了非常坚固之外，碳纤维还具有难以置信的耐化学磨损和耐热性，这使其成为工业用途的理想选择。最后，碳纤维耐热。用这种材料制成的任何产品都不会轻易熔化。这使它成为钢铁的绝佳替代品。碳纤维产品可承受高达 1,000 W/mK 的热量。

碳纤维与金属

正如我们上面提到的，碳纤维经常用于制造飞机。碳纤维和钢都具有高水平的所谓“弹性模量”。这是对材料的刚度或抗变形能力的测量。碳纤维和钢的强度高达 200 GPa，这是用于测量弹性模量的单位。该数字没有说明的是，钢比碳纤维重得多。考虑到重量，我们可以估算出碳纤维的强度实际上是钢的五倍！

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由于本文中列出的原因，碳纤维受到工程师、创新者和科学家的巨大需求也就不足为奇了。经过数十年的使用，碳纤维可靠地用于制造需要高强度的轻质产品。