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碳纖維復(fù)合材料是隨著軍工事業(yè)發(fā)展起來的一種新型材料,屬于高新技術(shù)產(chǎn)品,碳纖維復(fù)合材料具有一系列優(yōu)異性能:高比強(qiáng)度,高比模量,耐高溫,耐腐蝕,耐疲勞,抗蠕變,導(dǎo)電系數(shù)小,傳熱系數(shù)小,熱膨脹系數(shù)小等,碳纖維復(fù)合材料既可作為一種結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷,又可作為一種功能材料發(fā)揮作用,近年來,碳纖維復(fù)合材料發(fā)展十分快,在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛使用。
纖維增強(qiáng)塑料包括碳纖維,芳綸纖維和玻璃纖維等,這些復(fù)合材料一般具有耐腐蝕,耐紫外線,輕質(zhì),高強(qiáng)和非磁性等優(yōu)異特性,80年代初,作為工程材料在其物理力學(xué)性能有了突破性的改善和提高,碳纖維材料由于性能優(yōu)于其他復(fù)合材料而脫穎而出,最初,碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用僅局限于航天,軍事和船舶工程應(yīng)領(lǐng)域,后來應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到土木工程,自80年代末至90年代初,加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)屬于歐美和日本等發(fā)達(dá)國家興起碳纖維布膠的一項(xiàng)新技術(shù),目前這項(xiàng)技術(shù)已成為土木工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
目前,復(fù)合材料在建筑業(yè)中五大主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:碳纖維增強(qiáng)混凝土,碳纖維復(fù)合材料棒材,碳纖維增強(qiáng)膠接層板,碳纖維復(fù)合材料片,其它應(yīng)用(非承重墻板,防水房頂涂層,電磁屏蔽板和導(dǎo)電板,墻和防腐蝕涂層,耐磨鋪地材料,耐化學(xué)腐蝕性底板)。
碳纖維復(fù)合材料在土木建筑業(yè)中的應(yīng)用還是一項(xiàng)相對較新的技術(shù),以前因碳纖維復(fù)合材料成本較高,產(chǎn)量少,其應(yīng)用領(lǐng)域主要限于航空航天,在其它應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用則存在一定難度。
近年來,碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用愈來愈廣泛,隨著碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)量的增加成本有所降低,與建筑領(lǐng)域中傳統(tǒng)材料(鋼鐵,混凝土等)相比,碳纖維復(fù)合材料價(jià)格相對較高,但綜合起來看,考慮到施工成本,使用成本,維護(hù)成本時(shí),碳纖維復(fù)合材料價(jià)格與傳統(tǒng)建材價(jià)格比較接近了,在防腐性,重量,碳纖維布膠機(jī)械性能等方面,碳纖維復(fù)合材料更具優(yōu)勢,未來,碳纖維復(fù)合材料在建筑業(yè)市場前景比較廣闊。
碳纖維的用途主要是利用其"輕而強(qiáng)"和"輕而硬"的力學(xué)特性,廣泛應(yīng)用于航空,航天,軍工,體育休閑等結(jié)構(gòu)材料,利用其尺寸穩(wěn)定性,應(yīng)用于宇宙機(jī)械,電波望遠(yuǎn)鏡和各種成型品,利用其耐疲勞性,應(yīng)用于直升飛機(jī)的葉片,利用其振動(dòng)衰減性,應(yīng)用于音響器材,利用其耐高溫性,應(yīng)用于飛機(jī)剎車片和絕熱材料,利用其耐藥品性,應(yīng)用于密封填料和濾材,利用其電氣特性,應(yīng)用于電極材料,電磁波屏蔽材料,防靜電材料,利用其生體適應(yīng)性,應(yīng)用于人工骨,韌帶,利用其X-光透過性,應(yīng)用于X-光床板等。
此外,還可以活化成活性碳纖維,應(yīng)用于各種吸附領(lǐng)域,具體應(yīng)用例如:。
①釣魚桿現(xiàn)年產(chǎn)量約1200萬只。
②高爾夫球桿隨著輕量化和長尺寸化的要求,現(xiàn)已占碳纖維體育用品用途的50%,碳纖維布膠。
③網(wǎng)球拍的年市場規(guī)模約為450萬只。
④飛機(jī)方面,小型商務(wù)機(jī)和直升飛機(jī)的復(fù)合材料用量已占70%一80%,軍用機(jī)30%一40%,大型客機(jī)15%一20%。
⑤人造衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體,太陽能電池板和天線要用高模碳纖維,先進(jìn)的運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈殼體,發(fā)射筒等要用800H和T300碳纖維等。
⑥土木建筑領(lǐng)域,已用于補(bǔ)修加工用片材,建筑部件,代鋼筋材料,屋頂構(gòu)架材料等。
⑦能源領(lǐng)域,已用于汽車的壓縮天然氣罐和風(fēng)車葉片(長達(dá)30-40m),海底油田管道,升降機(jī)等。
⑧交通運(yùn)輸方面,已應(yīng)用于賽車,汽車傳動(dòng)軸,大型卡車車體等。
⑨電子電器領(lǐng)域,已應(yīng)用于增強(qiáng)熱塑性樹脂的擠出成型品,如抗靜電IC盤,筆記本電腦的筐體,具有電磁波屏蔽效果。
⑩其它,還有X-射線盒,醫(yī)用床板,印刷,制膜,造紙等用的各種滾軸,空氣或氧氣呼吸用壓力容器等等。
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