碳纤维和碳纤维增强塑料 (CFRP)

碳纤维增强塑料 (CFRP) 是一种真正的高科技材料。它的性能远超钢铁和铝，不断开拓新的应用领域，已成为许多领域不可或缺的材料。我们将带您踏上碳纤维世界的探索之旅，看看微观细小的纤维最终如何变成碳纤维增强塑料。

什么是碳纤维？

碳纤维是工业生产的纤维，经过精炼后几乎完全由碳组成。它们非常微小，比人的头发细约八倍。

为了使它们适用于各种用途，将 1000 到 60000 根长丝组合成复丝纱（粗纱），然后缠绕在线轴上。

碳纤维是高科技制造工艺的产物。它从聚丙烯腈 (PAN) 等起始产品开始。聚丙烯腈是一种白色粉末状固体。它坚硬而有弹性，并且耐化学品和溶剂。在第一个工艺步骤中，从中生产出细线，然后将其卷绕到线轴上——所谓的 PAN“前体”就此诞生。

下一步，这些线被放入烤箱。首先，它们在 200 至 300 摄氏度下氧化，然后在 1200 至 1800 摄氏度下碳化。剩下的是碳含量非常高且强度很高的线。经过表面处理和上浆后，碳纤维被卷起来并准备使用。

在生产前体时，所需的性能已赋予后续的碳纤维。碳纤维的主要区别在于以下特性：

根据最终应用，对碳纤维和碳纤维增强塑料部件的要求也会发生变化。虽然模量对于一种应用特别重要，但拉伸强度下的模量可能是另一种应用的主要因素。

CFRP 是碳纤维增强塑料的缩写。CFRP 是一种由多种成分组成的材料：一种基础或载体物质（也称为基质），以及第二种增强成分碳纤维（嵌入基质中）。通常选择合成树脂作为基质材料。固化复合材料具有不同的机械性能，具体取决于所用碳纤维的类型、基质和制造工艺。

生产 CFRP 的方法多种多样，根据应用的不同，在生产成本和/或性能范围方面具有不同的优势。然而，CFRP 制造过程的开始始终是碳纤维。碳纤维被编织或铺成碳纤维纺织品，甚至使用纺织行业已知的工艺进行编织或缠绕。

制造 CFRP 组件，从原型到批量生产。采用以下生产技术：

CFRP 主要用于其他材料达到其承载能力极限的地方。最重要的是，它的轻质和耐久性非常重要：CFRP 比钢轻五倍，重量仅为铝的 60% 左右。

其他特性包括高疲劳强度、X 射线透明度和低热膨胀。可以有针对性地影响、控制和优化单个组件的特定特性。

CFRP 的应用范围是无限的。如今，CFRP 最常见的应用领域是航空航天、汽车和风能。在医疗技术、机器人技术、自动化技术、测量技术和光学以及机械工程和体育休闲领域，CFRP 可以以多种不同的方式使用。

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CFRP 的成本是多少，不能一概而论。价格非常个性化，取决于 CFRP 的开发、类型、生产和相应的生产件数。

碳纤维增强塑料 (CFRP) 和玻璃纤维增强塑料 (GFRP) 的主要区别在于所使用的纤维不同。顾名思义，碳纤维用于 CFRP，而玻璃纤维用于 GFRP。基于碳纤维的塑料强度明显更高，而且由于密度较低，重量也更轻。另一方面，玻璃纤维更便宜，因此经常使用。