抛砖引玉——碳纤维和玻璃纤维

cityhunter · 发表于 2007-9-11 11:00

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:48 编辑

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glass fiber 。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。玻璃纤维之特性：玻璃一般人之观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋与形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先特性用途如下： (1)拉伸强度高，伸长小(3%)。如作外墙 (2)弹性系数高，刚性佳。 (3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。 (4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。 (5)吸水性小。 (6)尺度安定性，耐热性均佳。 (7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。 (8)透明可透过光线. (9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。 (10)价格便宜。碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。1999年发生在南联盟科索沃的战争中，北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应，其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云，这些导电性纤维使供电系统短路。目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化：在空气中加热，维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构，以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化：在惰性气氛中加热至1200-1600度，维持数分至数十分钟，就可生成产品碳纤维；所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气，但一般多用高纯氮气。C石墨化：再在惰性气氛（一般为高纯氩气）加热至2000-3000度，维持数秒至数十秒钟；这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数），一般仅约为19克；拉力高达300KG/MM2；还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越，用途非常广泛，如制造火箭、宇宙飞船等重要材料；制造喷气式发动机；制造耐腐蚀化工设备等。碳纤维 carbon fibre 含碳量高于90％的无机高分子纤维。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。不知哪位兄弟有研究这些材料的，不吝指教。一般好的速滑鞋鞋身都是用较多的碳纤维材料做的，hockey鞋也是冰球的球杆也是

gclboy · 发表于 2007-9-11 11:18

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:48 编辑

够专业的！不过还好能看懂！

cityhunter · 发表于 2007-9-11 11:34

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:48 编辑

恳请有研究的玩家告诉我们更多的资料才行毕竟碳纤维和玻璃纤维的性能相差很远 >比如有些球杆就是45%碳纤维，65%玻璃纤维有些是100%碳纤维价格差很多的

风雨中 · 发表于 2007-9-11 17:21

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:48 编辑

据我所知，炭纤维的速滑鞋可以定脚型，玻纤的不行。

暴饮暴食 · 发表于 2007-9-13 16:42

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:48 编辑

看了楼猪发表的文章里有一句话：“目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用”。根据我的理解，我们所用的成品应该都是碳纤维增强塑料制成的，因为碳纤维本身只是一种纤维，本身不具备刚性，但是它的抗拉力是很强的，就好象钢筋混凝土里面的钢筋的作用一样，在混凝土里面另外的石和水泥具备的是极高的抗压性。碳纤维增强塑料则是混合了耐压的树脂才能成为固定的形状。这个是我的理解，希望真正懂的人能告诉我这样的理解对或者不对

cityhunter · 发表于 2007-9-14 20:00

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:49 编辑

暴兄，我的理解也是这样

热塑其实和碳纤维本身没有关系

而与它的填充材料有关系

gclboy · 发表于 2007-9-16 16:53

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:49 编辑

对混凝土我还是有所了解的！钢筋混凝土结构，就是把石子、沙、水泥和水按一定的重量比例进行拌和，浇筑到配有钢筋的模壳中，经拆模、养护形成的混凝土结构。混凝土硬化后会产生体积收缩以及胶凝体粘结能力，给钢筋一定的压力并紧紧地裹住钢筋，产生很强的握裹力。当钢筋两端设有弯钩或采用螺纹钢筋、人字钢筋时，这种握裹力更强，当构件受外力时能保证两者共同受力。但混凝土和钢筋是两种物理力学性能完全不同的材料，混凝土是一种脆性材料，它的抗压能力较强而抗拉能力较弱；钢筋的抗拉和抗压能力都很强，并有一定的塑性。虽然它们是两种不同性质的材料，但由于其膨胀系数很接近，不会因受外界温度的影响而引起膨缩不等，破坏它们之间的粘结。为了满足设计、施工和使用等方面的要求，混凝土应具有强度、拌和和易性和耐久性这三个方面的性能。强度性能包括抗压、抗弯、抗剪等几个方面的性能，受原材料、水灰比、施工方法、养护龄期等因素的影响，可以由实验方法测出。混凝土抗压强度很高，混凝土的抗拉强度很低，一般只有抗压强度的1/8，抗弯强度越是抗压强度的1/6，抗剪强度约为抗压强度的1/6～。钢筋混凝土结构在构件的压力区以混凝土来承受压应力之和，在拉力区以配筋来承受拉应力之和，混凝土对钢筋的握裹力在两者间进行力的传递，使两者成为一个整体。这种结构，使钢筋和混凝土的强度都得到充分发挥。

暴饮暴食 · 发表于 2007-9-24 02:36

本帖最后由 ※追風マ少年于 2016-4-9 22:49 编辑

又多了解了一点

cityhunter · 发表于 2008-7-1 17:55

那就要您多多指点了，

账号		自动登录	找回密码
密码			注册

[器材介绍] 抛砖引玉——碳纤维和玻璃纤维

回复 10# dittorush 的帖子