碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。 碳纖維是一種力學性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為 23000~43000Mpa也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度,其耐沖擊性卻較差,容易損傷,所以在制造成為結構組件時往往利用其耐拉質輕的優(yōu)勢而避免去做承受側面沖擊的部分。
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向等表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。
碳纖維是由于含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,經熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝精制而成的。
碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結構材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現(xiàn)有結構材料中是*高的。在強度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。
優(yōu)點:
1.材料質輕高強:抗拉強度3200~4000MPa,為同截面鋼材的10倍以上,比重2.0~3.0g/cm3,單層厚度0.112~0.167mm,用粘結劑將它與結構物粘貼后形成一體,厚度僅為2mm左右,不用預加工,施工方便,不用加壓和起重,并且在提高構件靜荷載、動荷載、構件剛度、構件的抗蠕變和構件的耐久性上都有突出的的效果。基本上不增加構件截面,而結構物自重的增加幾乎可以忽略,能可靠地保證與原鋼筋混凝土構件共同工作,獲得優(yōu)異的補強效果;在建筑結構加固上得到了普遍的應用。
2.施工便捷:占用場地少,不需大型機具,沒有濕作業(yè),無需動火,無需現(xiàn)場固定設施,施工工效高。
3.高耐久性:不會生銹,非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用,還具有抗疲勞強度高,耐磨損、抗老化等特點!
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