炭纤维材料是什么

[塑料是复合材料吗复合材料是什么]作为一种常见的材料产品，塑料在许多领域都有着广泛应用，比如在我们生活中就有用塑料制作而成的塑料袋，或者是一些其它的塑料工具，那么这类塑料是不是复合材料呢？或者说复合材料，它...+阅读

碳纤维是许多细长的碳同素异构体组成，其结构是由一层层以六角型排列的碳原子所构成，各层之间有链接。

你可能知道木炭，石墨，钻石等，你也可能知道C60，单壁纳米碳管，这些都是碳的同素异构体。所以碳的结构不同，其组成的物质就可硬可软。

碳纤维的独特结构使得它确实“很硬”，这不是指硬度高，而是指它“很结实”，它的强度很高。它的刚度（抗拉性）也特别高，也就是说，它的弹性模量很高，远高于常用的玻璃纤维和凯夫拉纤维。它的比重低，纵向热膨胀系数是零或小于零，耐蚀性好，使它成为优质的新兴材料，比如金属基，陶瓷基的复合材料，尤其是放在高分子材料（塑料）中做成复合材料。这些复合材料已在火箭、飞机、汽车结构中已经或逐渐替代金属材料。所以说，它的用处很大！

碳纤维的价格目前较贵，属于高端材料。

导热高分子复合材料基体材料有哪些

合材料基体即复合材料中作为连续相的材料，分为聚合物基体，金属基体，无机非金属基体。

作用：基体材料起到粘结作用，均衡载荷，分散载荷，保护纤维的作用。复合材料分为两相，另一项为分散相，称为增强材料。

简介：

复合材料按照基体材料可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和聚合物基复合材料这三大类。

1.金属基复合材料

在使用金属基复合材料时，不同领域要迥异。举例来说，航天、航空领域对比强度、比模量、尺寸稳定性有严格的要，因此会选择密度小的轻金属合金作为基体。而高性能发动机使用的复合材料不仅需要具备高比强度、比模量，还对其耐高温、耐氧化性能提出了要，一般使用钛基、镍基合金以及金属间化合物做基体材料。普通汽车发动机对材料的耐热、耐磨、导热性能、高温强度有一定的考量，同时又要成本低，适合批量生产，通常用铝合金材料做基体。而工业集成电路基板和散热元件，必须具有高导热、低膨胀特性，一般使用铜、铝等仅是作为基体。

如果想要增强金属基复合材料的强度，添加连续纤维增强材料可以有效达到这个目的。因为纤维作为增强材料，它的强度和模量都要高于金属基体。而在以颗粒、晶须、短纤维为增强材料的非连续增强金属基复合材料中，增强材料的强度和模量均要低于金属基体。选择增强材料时，还必须充分考虑其与金属基体的相容性，尤其是化学相容性。保证在金属基复合材料高温成型过程中，增强材料不会与基体发生化学反应，而影响复合材料的物理化学功能。当复合材料中含多种物质的时候，这一点就显得更加重要。

2.无机非金属基复合材料

无机非金属基复合材料的基体材料主要包括水泥、石膏和水玻璃等。我们以应用最广泛的水泥材料为例，水泥材料是多孔体系，这一特征不仅会影响基体本身的性能，也会影响纤维与基体的界面粘接。纤维与水泥的弹性模量比不大，应力的传递效应远不如纤维增强树脂。水泥基材的断裂延伸率较低，在受到强力拉伸时，水泥基体会先于纤维发生开裂。水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料，与纤维成点接触，因此纤维的掺量受到很大的限制。水泥基材呈碱性，对金属纤维可起到一定的保护作用，但对大多数矿物纤维不利。

3.聚合物基复合材料

作为基体材料的复合物包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物，这也是一种非常重要的复合材料。在聚合物基复合材料中添加纤维增强材料，可以起到增加强度的作用，所用的纤维种类有玻璃纤维、碳纤维、有机纤维和其他纤维等。

玻璃纤维具有很高的拉伸强度，而且防火、防霉、防蛀、耐高温，电绝缘性能也非常出色。其化学稳定性良好，除了HF、浓碱、浓磷酸外，与其他所有化学药品和有机溶剂都不会发生化学反应。但玻璃纤维也有缺点，那就是具有脆性、不耐磨、对人的皮肤有刺激性等。

碳纤维具有良好的耐高低温性能，其比重在1.5到2之间，热膨胀系数有各向异性的特点，导热有方向性，比电阻与纤维类型有关。化学性质较为稳定，除了能被强氧化剂氧化以外，与一般酸碱均不会发生反应，还具有耐油、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等性能。

有机纤维具有很高的拉伸强度以及弹性模量，它的密度小，热稳定性高，热膨胀系数各向异性，有良好的耐介质性能，但容易被各种酸碱腐蚀，耐水性不好。

碳纤维是什么材料

碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。[1-4]碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。[5]碳纤维各层面间的间距约为3.39到3.42A，各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起。[6]通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。[7]当孔隙率低于某个临界值时，孔隙率对碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和拉伸强度无明显的影响。有些研究指出，引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。

孔隙体积含量在0-4%范围内时，孔隙体积含量每增加1%，层间剪切强度大约降低7%。通过对碳纤维环氧树脂和碳纤维双马来亚胺树脂层压板的研究看出，当孔隙率超过0.9%时，层间剪切强度开始下降。由试验得知，孔隙主要分布在纤维束之间和层间界面处。并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并显著降低了层合板中层间界面的面积。当材料受力时，易沿层间破坏，这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。另外孔隙处是应力集中区，承载能力弱，当受力时，孔隙扩大形成长裂纹，从而遭到破坏。[8]即使两种具有相同孔隙率的层压板（在同一养护周期运用不同的预浸方法和制造方式），它们也表现处完全不同的力学行为。力学性能随孔隙率的增加而下降的具体数值不同，表现为孔隙率对力学性能的影响离散性大且重复性差。

由于包含大量可变因素，孔隙对复合材料层压板力学性能的影响是个很复杂的问题。这些因素包含：孔隙的形状、尺寸、位置；纤维、基体和界面的力学性能；静态或者动态的荷载。[8]相对于孔隙率和孔隙长宽比，孔隙尺寸、分布对力学性能的影响更大些。并发现大的孔隙（面积>0.03mm2）对力学性能有不利影响，这归因于孔隙对层间富胶区的裂纹扩展的产生影响。

碳纤维材料是否能够作为金属部件的加强材料

复合材料是指两种或两种以上的材料复合而成的固体材料。可以是层的复合，也可一是混合的那种形式的复合。通常基体材料由强度较低、韧性较好的材料充当，如橡胶、塑料、金属。增强材料由高强度材料充当，如碳纤维或金属纤维。现在机械工业上运用最广的是树脂基纤维复合材料

碳纤维增强金属复合材料集合了碳纤维和金属的力学性能及物理性能，疲劳强度、韧性、耐磨性等均比其基体金属有所提高，如你所说，可以做轴承或齿轮等等。但机械设计要考虑的不仅仅是设备具有高的强度，还要考虑成本，成本是大的因素。不能盲目的追高品质而不考虑成本，这样可能造成性能综合指标上升很少，而成本上升好几倍。

对于你说的军事陶瓷，不太了解。但是碳纤维增强陶瓷的复合材料是有的。碳纤维可以增加材料的比强度，也就是说质量更轻，力学性能更好的意思。这样会是设备更轻，减少动力消耗。碳纤维还可以增强材料韧性，这是很关键的，例如陶瓷材料，优点很多很多，但脆性大是其致命缺点，也限制了他的应用范围，加入碳纤维就可能解决这一问题。

我想既然你问碳纤维，你会对他有一定了解，加入碳纤维，就会使材料多了一些碳纤维材料这种材料的优点。这也是复合材料的研究方向之一。