熱塑性碳纖維復合材料的應用瓶頸

『壹』 熱塑性復合材料的性能

具有高剛性、高熱變形溫度、低收縮率、低撓曲性、尺寸穩定以及低密度、低價格等特點。

『貳』 碳纖維樹脂復合材料用途有哪些缺點介紹

雖然我們周圍可以選擇的基礎材料有很多，但是各種材料都有本身難以替代的優勢以及缺點，因此有一些廠家就開始尋求多種材料復合而成的復合材料，比如今天為大家舉例的碳纖維樹脂復合材料，顧名思義就是綜合了碳纖維以及樹脂這兩者優勢的一款材料產品，它經過熱處理和多種多樣的工序和步驟加工而成，是一種力學性能十分出色的新型材料。一方面具有碳材料本身的穩定牢靠特點，另外一方面又具有紡織纖維柔軟可以加工的表現，所以應用在日常生活中的許多領域。

一、碳纖維樹脂復合材料用途

1.航空航天，飛機的外殼和內部裝備都可以用碳纖維來完成，同等強度，輕於合金，省燃料。

2.風力發電，發電機的葉片由碳纖維+玻纖製作，電力環保，未來能源的方向之一。

3.體育市場，高爾夫球桿身、網羽球拍、登山杖、自行車、滑雪板、溜冰鞋、釣竿、潛水氣瓶等等高檔產品都由碳纖維製作。

4.汽車配件，外殼、車架、空氣動力學配件、座椅、內飾甚至輪轂都可以由碳纖維製作，同樣屬於高端市場。

5.建築加固，碳纖維短切絲可以用於混凝土內，加強加固的作用

6.流行市場，由於碳纖維可以製作出高檔感的外觀，在鞋底、袖扣、皮帶扣、高檔煙酒包裝、電子產品外殼等領域也被青睞，但用量少，都為高檔產品。

7.音樂領域，提琴、吉他、笛、等樂器以及音箱由碳纖維製作的效果非常令人驚嘆。

8.其他：頭盔、滑鼠墊、眼鏡架、三腳架、手錶等領域亦有應用。

二、碳纖維復合材料缺點

成本高——盡管CFRP復合材料性能優異，為什麼碳纖維沒有廣泛地應用於產品生產呢?目前，CFRP復合材料生產成本過高。根據當前的市場情況(供給和需求)，碳纖維的種類(航天VS商品級)，纖維束的大小不同，纖維的價格也判若雲泥。每磅碳纖維原材料的價格，可達5-25倍玻璃纖維價格不等。而相比於鋼材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。

導電性——這既可以作為碳纖維復合材料的優勢，也可能成為實際應用中的一個缺陷。碳纖維導電性極強，而玻璃纖維是絕緣的。許多產品使用玻璃纖維，而不能用碳纖維或金屬替代，是因為其要求具備嚴格的絕緣性。

在公用設施生產中，許多產品都需要使用玻璃纖維。例如，梯子的生產使用玻璃纖維作為梯架，原因在於：當玻璃纖維梯子與電力線接觸時，觸電的可能性會降低許多。而碳纖維梯子導電性極強，後果則不可想像。

今天為大家介紹的碳纖維復合材料是一種新型的復合產品，它不僅僅力學性能優異，而且一方面具有碳材料本身的穩定性，另外一方面有紡織纖維柔軟，可以加工的優點表現。算是新一代的增強纖維。我們在日常生活中的很多地方都可以看見它所扮演著的關鍵角色，因為碳纖維復合材料耐高溫耐摩擦，而且導電導熱和耐腐蝕，經過長久的使用，也不會出現性能方面的損耗，除此之外，還可以發現一款合格的碳纖維復合材料，既可以用來製作某些精密儀器，還可以用在飛機結構或者是電工領域。

『叄』 碳纖維有什麼優缺點，可以應用到什麼領域

碳纖維復合材料在汽車領域的應用主要是在汽車剎車片、汽車傳動軸、緩沖器、車身、汽車內飾以及發動機零件等，可有效降低汽車自重並提高汽車性能。
1、成本太高

與鈦合金相比，碳纖維復合材料車用部件的價格有過之而無不及，一些常見碳纖維車用部件的價格可能是傳統材料的好幾倍，而較大尺寸的碳纖維車用部件價格甚至超過萬元。這主要是因為部分碳纖維部件的製作過程需要很多的手工，並且報廢率很高，造成成本的大量上升。

2、變形幾乎無法修復

這也是碳纖維單體殼車身無法大規模鋪開的重要因素。由於碳纖維復合材料並不具備金屬材料的延展性，所以一旦出現了由外力導致的形變，也就意味著碳纖維單體殼車身內部的碳纖維已經出現了斷裂或者是層間樹脂脫層。而斷裂的碳纖維以及脫層的樹脂是無論如何也不可能接起來的，那麼碳纖維單體殼車身只能報廢。相比之下，裂紋還可以補上幾層碳纖維進行修復。
3、碳纖維單體殼車身結構設計復雜

一般來說，框架式的車身在設計時，只需要對車身整體進行結構設計，因為金屬材料有著各項同性的材料特性。顧名思義，各項同性的意思就是指物體內部的物理、化學等性質不會因為方向的不同而有所變化，即某一物體在不同的方向所測出的性能數值完全相同。就比如說同一塊鋼板，性能放在哪都是一樣的。那麼在設計過程中，金屬材料只需要考慮一個方向就可以。以常用的楊氏模量、泊松比、剪切模量等參數來看，只需要運用一次就可以完成計算。但是碳纖維復合材料就不是這么個情況，碳纖維復合材料的特性是各項異性。

4、碳纖維材料的壽命短

當然碳纖維本身是沒有問題的，問題是出在作為復合材料基體樹脂上。樹脂的耐久性要弱於金屬。光老化、高低溫、酸鹼性都會加速其老化過程，繼而產生發黃、龜裂、發脆等問題。這個道理和咱們總會遇到的普通塑料零件的老化是一樣的。

『肆』 碳纖維在復合材料中應用很廣泛，具體都在哪些方面有應用

復合材料的用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標志。
復合材料的興起豐富了現代材料家族。尤其是具備高強度、高模量、低比重碳纖維增強復合材料的出現，使其成為各類軍民裝備重要的候選材料之一。
美國國防部在2025年國防材料發展預測中提到，只有復合材料能夠將強度、模量和耐高溫的指標在現有基礎上同時提高25%以上。
正是如此，復合材料正成為航空以及國防裝備的關鍵材料。
一、航空航天領域
纖維增強復合材料在飛機上的應用最早可以追溯到30年前，美國海軍F-14和空軍F-15戰斗機尾翼部分採用硼纖維環氧樹脂材料。在這之後，人們發現了碳纖維復合材料的優異性能，開始逐漸應用在軍隊及運輸機上。
碳纖維復合材料首次被應用在飛機上，主要是一些二級結構，包括整流罩、控制儀表盤和小的機艙門。但隨著工藝技術的進步，碳纖維復合材料也逐漸被用於機翼、機身等其它部分。
航天工業之所以選擇使用碳纖維復合材料，不僅是因為這種材料能夠減輕機身重量，同時其具備耐腐蝕、抗疲勞等優良特性。但是與傳統金屬材料相比，碳纖維復合材料由於成本過高仍然未被廣泛應用。
二、汽車工業
碳纖維復合材料的材料性能及發展趨勢順應了汽車工業輕量化的發展需求，特別是隨著新能源汽車的發展，碳纖維復合材料在汽車上將得到越來越廣泛的應用。
鑒於碳纖維復合材料具備的優異性能，目前已經逐漸開始被應用到國外汽車內外飾、底盤以及電器元件當中。
未來，碳纖維復合材料以及熱塑性復合材料等在汽車工業上的應用將替代傳統的金屬零部件。
三、海洋船舶
上世紀40年代，美國海軍首次將碳纖維復合材料用於船舶建造。得益於它在海水環境中表現出的優異性能，在海洋船舶中的應用非常廣泛。
復合材料優異舒適性的設計理念和無縫船體的優勢進一步推動了各種復合材料船舶的開發。
近年來，碳纖維復合材料在船隻上的使用不斷增加，主要包括船殼、地板、甲板、艙壁，以及管道系統、油箱等上層建築。
碳纖維復合材料的應用不僅降低了製造和維修成本，改善外觀，還可以減輕噸位，提高安全性。
四、風力發電
在風力發電領域，復合材料是製造風力發電葉片及其它重要結構部件的主要材料，葉片90%以上重量由復合材料組成，能夠滿足開發大型化、輕量化、高性能、低成本的發電葉片的要求。
隨著大絲束碳纖維的廣泛應用，碳纖維價格的不斷降低，碳纖維在大型葉片中的應用已成為一種趨勢。
未來風力發電葉片製造中，碳纖維代替部分玻璃纖維應用於葉片、且用量逐步增加是高性能碳纖維復合材料發展的必然結果。
體育用品

目前，碳纖維增強復合材料在體育器材領域已形成了較大的市場。
隨著體育運動對運動器材越來越苛刻的要求，將碳纖維增強復合材料運用到體育用品中來是21世紀體育器材的一大趨勢。

『伍』 碳纖維復合材料有哪些缺點

相對鋼材來說，碳纖維復合材料的優點就不說了，缺點也是有的，如下專：

1、缺乏延展性。屬比如粘貼悍馬的碳纖維布加固時，當粘貼的碳纖維布受到的力大於其極限的時候，會直接斷掉，而鋼材則有延展性，會被拉長或者彎折等。
2、價格。相對鋼材來說，價格優勢還是不明顯。
3、質量。正品的、質量好的碳纖維布和劣質的、玄武岩纖維布等，質量差別很大。需要專業的人員才能區分。

『陸』 碳纖維增強樹脂復合材料應用在哪些領域

總結碳纖維復合材料的現實應用有以下幾個方面: (1)宇航工業用作導彈防熱及結構材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層;衛星構架、天線、太陽能翼片底板、衛星-火箭結合部件;太空梭機頭,機翼前緣和艙門等製件;哈勃太空望遠鏡的測量構架,太陽能電池板和無線電天線。 (2)航空工業用作主承力結構材料,如主翼、尾翼和機體;次承力構件,如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發動機艙、整流罩及座板等,此外還有C/C剎車片。 (3)交通運輸用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等製件;船舶和海洋工程用作製造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇,以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿;海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。 (4)運動器材用作網球、羽毛球和壁球拍及桿、棒球、曲棍球和高爾夫球桿、自行車、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車等。 (5)土木建築幕牆、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設跨度大的管線、海水和水輪結構的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發熱嵌板、抗震救災用補強材料。 (6)其它工業化工用的防腐泵、閥、槽、罐;催化劑,吸附劑和密封製品等。生體和醫療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機的床板和膠卷盒。 編織機用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。

『柒』 復合材料的應用目前所面臨的主要問題有哪些

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在內宏觀容（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。

『捌』 碳纖維復合材料有哪些缺點

缺點有以下三種：
1、碳纖維材料對人力成本的需求大。
2、碳纖回維材料的加答工生產效率不高。
3、碳纖維材料加工時需要進行復雜的應力計算。

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「外柔內剛」，質量比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。

『玖』 碳纖維復合材料有哪些重點應用領域

復合材料的用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標志。

復合材料的興起豐富了現代材料家族。尤其是具備高強度、高模量、低比重碳纖維增強復合材料的出現，使其成為各類軍民裝備重要的候選材料之一。

美國國防部在2025年國防材料發展預測中提到，只有復合材料能夠將強度、模量和耐高溫的指標在現有基礎上同時提高25%以上。

正是如此，復合材料正成為航空以及國防裝備的關鍵材料。

一、航空航天領域

滑雪板

用碳纖維增強復合材料製造的滑雪板，其特點是剛性大，耐摩擦，在轉彎、斜坡和越野賽中腳底用力較小。用CFRF製造的滑雪杖在運動界也享有盛名。其特點是剛性大、重量輕，一般在150克左右。