热塑性碳纤维复合材料的应用瓶颈

『壹』 热塑性复合材料的性能

具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点。

『贰』 碳纤维树脂复合材料用途有哪些缺点介绍

虽然我们周围可以选择的基础材料有很多，但是各种材料都有本身难以替代的优势以及缺点，因此有一些厂家就开始寻求多种材料复合而成的复合材料，比如今天为大家举例的碳纤维树脂复合材料，顾名思义就是综合了碳纤维以及树脂这两者优势的一款材料产品，它经过热处理和多种多样的工序和步骤加工而成，是一种力学性能十分出色的新型材料。一方面具有碳材料本身的稳定牢靠特点，另外一方面又具有纺织纤维柔软可以加工的表现，所以应用在日常生活中的许多领域。

一、碳纤维树脂复合材料用途

1.航空航天，飞机的外壳和内部装备都可以用碳纤维来完成，同等强度，轻于合金，省燃料。

2.风力发电，发电机的叶片由碳纤维+玻纤制作，电力环保，未来能源的方向之一。

3.体育市场，高尔夫球杆身、网羽球拍、登山杖、自行车、滑雪板、溜冰鞋、钓竿、潜水气瓶等等高档产品都由碳纤维制作。

4.汽车配件，外壳、车架、空气动力学配件、座椅、内饰甚至轮毂都可以由碳纤维制作，同样属于高端市场。

5.建筑加固，碳纤维短切丝可以用于混凝土内，加强加固的作用

6.流行市场，由于碳纤维可以制作出高档感的外观，在鞋底、袖扣、皮带扣、高档烟酒包装、电子产品外壳等领域也被青睐，但用量少，都为高档产品。

7.音乐领域，提琴、吉他、笛、等乐器以及音箱由碳纤维制作的效果非常令人惊叹。

8.其他：头盔、鼠标垫、眼镜架、三脚架、手表等领域亦有应用。

二、碳纤维复合材料缺点

成本高——尽管CFRP复合材料性能优异，为什么碳纤维没有广泛地应用于产品生产呢?目前，CFRP复合材料生产成本过高。根据当前的市场情况(供给和需求)，碳纤维的种类(航天VS商品级)，纤维束的大小不同，纤维的价格也判若云泥。每磅碳纤维原材料的价格，可达5-25倍玻璃纤维价格不等。而相比于钢材，CFRP材料的高成本性就更加突出了。

导电性——这既可以作为碳纤维复合材料的优势，也可能成为实际应用中的一个缺陷。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不能用碳纤维或金属替代，是因为其要求具备严格的绝缘性。

在公用设施生产中，许多产品都需要使用玻璃纤维。例如，梯子的生产使用玻璃纤维作为梯架，原因在于：当玻璃纤维梯子与电力线接触时，触电的可能性会降低许多。而碳纤维梯子导电性极强，后果则不可想象。

今天为大家介绍的碳纤维复合材料是一种新型的复合产品，它不仅仅力学性能优异，而且一方面具有碳材料本身的稳定性，另外一方面有纺织纤维柔软，可以加工的优点表现。算是新一代的增强纤维。我们在日常生活中的很多地方都可以看见它所扮演着的关键角色，因为碳纤维复合材料耐高温耐摩擦，而且导电导热和耐腐蚀，经过长久的使用，也不会出现性能方面的损耗，除此之外，还可以发现一款合格的碳纤维复合材料，既可以用来制作某些精密仪器，还可以用在飞机结构或者是电工领域。

『叁』 碳纤维有什么优缺点，可以应用到什么领域

碳纤维复合材料在汽车领域的应用主要是在汽车刹车片、汽车传动轴、缓冲器、车身、汽车内饰以及发动机零件等，可有效降低汽车自重并提高汽车性能。
1、成本太高

与钛合金相比，碳纤维复合材料车用部件的价格有过之而无不及，一些常见碳纤维车用部件的价格可能是传统材料的好几倍，而较大尺寸的碳纤维车用部件价格甚至超过万元。这主要是因为部分碳纤维部件的制作过程需要很多的手工，并且报废率很高，造成成本的大量上升。

2、变形几乎无法修复

这也是碳纤维单体壳车身无法大规模铺开的重要因素。由于碳纤维复合材料并不具备金属材料的延展性，所以一旦出现了由外力导致的形变，也就意味着碳纤维单体壳车身内部的碳纤维已经出现了断裂或者是层间树脂脱层。而断裂的碳纤维以及脱层的树脂是无论如何也不可能接起来的，那么碳纤维单体壳车身只能报废。相比之下，裂纹还可以补上几层碳纤维进行修复。
3、碳纤维单体壳车身结构设计复杂

一般来说，框架式的车身在设计时，只需要对车身整体进行结构设计，因为金属材料有着各项同性的材料特性。顾名思义，各项同性的意思就是指物体内部的物理、化学等性质不会因为方向的不同而有所变化，即某一物体在不同的方向所测出的性能数值完全相同。就比如说同一块钢板，性能放在哪都是一样的。那么在设计过程中，金属材料只需要考虑一个方向就可以。以常用的杨氏模量、泊松比、剪切模量等参数来看，只需要运用一次就可以完成计算。但是碳纤维复合材料就不是这么个情况，碳纤维复合材料的特性是各项异性。

4、碳纤维材料的寿命短

当然碳纤维本身是没有问题的，问题是出在作为复合材料基体树脂上。树脂的耐久性要弱于金属。光老化、高低温、酸碱性都会加速其老化过程，继而产生发黄、龟裂、发脆等问题。这个道理和咱们总会遇到的普通塑料零件的老化是一样的。

『肆』 碳纤维在复合材料中应用很广泛，具体都在哪些方面有应用

复合材料的用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。
复合材料的兴起丰富了现代材料家族。尤其是具备高强度、高模量、低比重碳纤维增强复合材料的出现，使其成为各类军民装备重要的候选材料之一。
美国国防部在2025年国防材料发展预测中提到，只有复合材料能够将强度、模量和耐高温的指标在现有基础上同时提高25%以上。
正是如此，复合材料正成为航空以及国防装备的关键材料。
一、航空航天领域
纤维增强复合材料在飞机上的应用最早可以追溯到30年前，美国海军F-14和空军F-15战斗机尾翼部分采用硼纤维环氧树脂材料。在这之后，人们发现了碳纤维复合材料的优异性能，开始逐渐应用在军队及运输机上。
碳纤维复合材料首次被应用在飞机上，主要是一些二级结构，包括整流罩、控制仪表盘和小的机舱门。但随着工艺技术的进步，碳纤维复合材料也逐渐被用于机翼、机身等其它部分。
航天工业之所以选择使用碳纤维复合材料，不仅是因为这种材料能够减轻机身重量，同时其具备耐腐蚀、抗疲劳等优良特性。但是与传统金属材料相比，碳纤维复合材料由于成本过高仍然未被广泛应用。
二、汽车工业
碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势顺应了汽车工业轻量化的发展需求，特别是随着新能源汽车的发展，碳纤维复合材料在汽车上将得到越来越广泛的应用。
鉴于碳纤维复合材料具备的优异性能，目前已经逐渐开始被应用到国外汽车内外饰、底盘以及电器元件当中。
未来，碳纤维复合材料以及热塑性复合材料等在汽车工业上的应用将替代传统的金属零部件。
三、海洋船舶
上世纪40年代，美国海军首次将碳纤维复合材料用于船舶建造。得益于它在海水环境中表现出的优异性能，在海洋船舶中的应用非常广泛。
复合材料优异舒适性的设计理念和无缝船体的优势进一步推动了各种复合材料船舶的开发。
近年来，碳纤维复合材料在船只上的使用不断增加，主要包括船壳、地板、甲板、舱壁，以及管道系统、油箱等上层建筑。
碳纤维复合材料的应用不仅降低了制造和维修成本，改善外观，还可以减轻吨位，提高安全性。
四、风力发电
在风力发电领域，复合材料是制造风力发电叶片及其它重要结构部件的主要材料，叶片90%以上重量由复合材料组成，能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求。
随着大丝束碳纤维的广泛应用，碳纤维价格的不断降低，碳纤维在大型叶片中的应用已成为一种趋势。
未来风力发电叶片制造中，碳纤维代替部分玻璃纤维应用于叶片、且用量逐步增加是高性能碳纤维复合材料发展的必然结果。
体育用品

目前，碳纤维增强复合材料在体育器材领域已形成了较大的市场。
随着体育运动对运动器材越来越苛刻的要求，将碳纤维增强复合材料运用到体育用品中来是21世纪体育器材的一大趋势。

『伍』 碳纤维复合材料有哪些缺点

相对钢材来说，碳纤维复合材料的优点就不说了，缺点也是有的，如下专：

1、缺乏延展性。属比如粘贴悍马的碳纤维布加固时，当粘贴的碳纤维布受到的力大于其极限的时候，会直接断掉，而钢材则有延展性，会被拉长或者弯折等。
2、价格。相对钢材来说，价格优势还是不明显。
3、质量。正品的、质量好的碳纤维布和劣质的、玄武岩纤维布等，质量差别很大。需要专业的人员才能区分。

『陆』 碳纤维增强树脂复合材料应用在哪些领域

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面: (1)宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。 (2)航空工业用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有C/C刹车片。 (3)交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。 (4)运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。 (5)土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。 (6)其它工业化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。 编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷。

『柒』 复合材料的应用目前所面临的主要问题有哪些

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在内宏观容（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

『捌』 碳纤维复合材料有哪些缺点

缺点有以下三种：
1、碳纤维材料对人力成本的需求大。
2、碳纤回维材料的加答工生产效率不高。
3、碳纤维材料加工时需要进行复杂的应力计算。

碳纤维（carbon fiber，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。

『玖』 碳纤维复合材料有哪些重点应用领域

复合材料的用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。

复合材料的兴起丰富了现代材料家族。尤其是具备高强度、高模量、低比重碳纤维增强复合材料的出现，使其成为各类军民装备重要的候选材料之一。

美国国防部在2025年国防材料发展预测中提到，只有复合材料能够将强度、模量和耐高温的指标在现有基础上同时提高25%以上。

正是如此，复合材料正成为航空以及国防装备的关键材料。

一、航空航天领域

滑雪板

用碳纤维增强复合材料制造的滑雪板，其特点是刚性大，耐摩擦，在转弯、斜坡和越野赛中脚底用力较小。用CFRF制造的滑雪杖在运动界也享有盛名。其特点是刚性大、重量轻，一般在150克左右。