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何为碳纤维?碳纤维材料在运动器材中的应用


碳纤维是纤维状的碳材料, 由有机纤维原丝在1 000℃ 以上的高温下碳化形成, 且含碳量在90%以上的高性能纤维材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构
碳纤维材料杰出的力学性能:
碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高
碳纤维材料在运动领域的应用:
像撑竿、高尔夫球杆、网球拍、自行车、滑雪板、皮划艇等靠人力来使其运动的体育器材,人们希望其质量越轻越好; 即使是靠人力以外的其他动力来使其运动的器材,如赛车、帆船、摩托艇等,在相同的条件下也以质轻为好。碳纤维复合材料在这里具有很大优势。由碳纤维制造的自行车车架,因为其超轻的重量,高强度与良好的刚度,良好的可塑性,正受到越来越多的运动员的青睐。一辆由碳纤维制造的自行车重量可以控制在8到9千克左右,这样的重量,尤其是在登山时候,优势非常明显.但是碳纤维车架的缺点也非常明显,首先是高昂的价格,使得其普及率很低,大多是专业车手在使用。其次,虽然其在纤向拉伸能力很强,但是其剪断强度很弱,也就是说当碳纤维车架收到冲撞或者出现很小的破损的时候,基本上意味着报废,碳纤维车架相当于一次性的,无法维修。
碳纤维材料的市场需求及前景展望:
从2004年起,碳纤维市场突然紧缺,出现了供不应求局面,价格随之急剧上涨。北美及欧洲是碳纤维的主要需求地,两地的需求量约占全球总需求量的2/3。碳纤维需求扩大的背景包括两个方面:一是越来越的民用飞机制造商将碳纤维作为机体材料;二是碳纤维在风力发电、液化气罐、自行车、体育用品等领域的用途正在逐渐扩大。 随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加,全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长。 综合产能和需求变化,全球碳纤维行业在未来几年中仍可维持两位数的增长,且供小于求。外开始的时间相差不远;但由于在原丝与碳化的关键技术及设备上一直未能取得突破,特别是PAN原丝技术停滞不前,因此与世界上碳纤维生产先进水平的国家相比,在数量和质量上差距越拉越大。尽管我国的碳纤维生产发展缓慢,但消费量却与日俱增,市场需求旺盛。随着市场需求的增加,特别是国防、军工、航空航天、体育用品等方面需求的增长,每年从国外进口的碳纤维越来越多。这就要求我们必需加快研究、生产步伐,抓住发展机遇,尽快实现和提高我国碳纤维国产化生产水平。
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