什么是碳纤维复合材料？有哪些种类？

2022-05-20 11:33:59 作者：2200 5631

随着科学技术的不断进步，环保意识的不断增强，一种符合环保需求且质优价廉的新型材料——碳纤维复合材料成为当前众多领域材料的首选。那么，什么是碳纤维复合材料呢?它又包括哪些?本文将具体介绍。

1.碳纤维复合材料

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforcedlastic，CFRP)是以碳纤维为增强体，结合了树脂、陶瓷及金属等基体复合而成的结构材料，是当前世界上最先进的复合材料之一，凭借强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等多种优异性能，在航空航天、船舶、汽车制造、军工等领域获得了广泛的应用。

2.碳纤维复合材料分类

(1)树脂基复合材(CFRP)

树脂基复合材(CFRP)又可分为热固性树脂(TS)和热塑性树脂(TP)，前者具备强度、刚度高;酚醛树脂基耐热性好的特点，后者特点主要包括耐湿热、强韧、优良的成型加工性。

由于上述特点，二者被用于宇宙飞行器外表面防热层及火箭喷嘴、航空航天结构材料、钓渔竿、建筑补强等。

(2)碳/碳复合材料(C/C)

碳/碳复合材料(C/C)是由碳纤维及其制品(碳布等)增强的复合材料，具备低密度、耐烧蚀、抗热震、高导热、低膨胀、摩擦磨损性能优异，被用于制造导弹弹头、固体火箭发动机喷管、航天飞机、飞机刹车盘、人工骨骼等。

(3)金属基复合材料(CFRM)

主要包括锕、铝、镍、铜，具备高比强度、高比模量、优异的疲劳强度等特点，被用于宇航结构材料、汽车、铁道、机械等领域。

(4)陶瓷基复合材料(CFRC)

陶瓷基复合材料(CFRC) 具备改善韧性、提高机械冲击/热冲击性等特点，被用于发动机高温部件等领域。

(5)橡胶基复合材料(CFRR)

橡胶基复合材料(CFRR)具备改善热疲劳性、提高使用寿命的特点，被用于管材、耐磨衬轮、特殊密封件等领域。

碳纤维复合材料

目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料(CFRP)为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。碳碳复合材料也是碳纤维复合材料家族的重要一员，其以极强的耐温性广泛应用于光伏热场部件和航天部件等领域，近年来随着光伏行业的迅猛发展，带动碳碳复材的需求激增。

3.碳纤维复合材料与常用材料性能对比

相较其他材料，碳纤维复合材料密度最低，根据《碳纤维复合材料在汽车轻量化中的应用》，高强度型/高模量型碳纤维复合材料密度分别为1.5/1.6g/cm³，减重率达到55%-60%。同时，碳纤维复合材料强度/模量也高于大部分材料，高强度型/高模量型碳纤维复合材料抗拉强度分别为1400/1100Mpa，弹性模量分别为130/190Gpa(碳纤维复合材料的抗拉强度/弹性模量会小于碳纤维碳丝)。因此在轻量化/高强/高模等应用领域，碳纤维复合材料的性能优势明显。随着碳纤维成本和价格的下降，碳纤维复合材料应用领域有望快速扩大。

碳纤维复合材料