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玻璃纖維占據(jù)今日纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋材90%的份額。然而其他一些纖維,尤其是碳纖維已異軍突起,制品以更高強(qiáng)度、彈性、防腐或?qū)щ娦阅芤俗⒛?。碳纖或碳纖與玻纖混紡纖維已經(jīng)用于手工成型,尤其在水泥混泥土建筑補(bǔ)強(qiáng)加固方面身手不凡,碳纖維筋材的制品(碳纖維增強(qiáng)塑料,CFRP)可簡(jiǎn)稱(chēng)碳玻璃鋼。當(dāng)前,價(jià)格是制約碳纖維廣泛使用的主要因素。隨著生產(chǎn)工藝改進(jìn),價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力加強(qiáng),碳纖和其他新型纖維的應(yīng)用會(huì)日趨增加。在本節(jié)中我們大致了解了一些碳纖維。
碳纖維是碳含量90%以上、纖維狀的材料。通常是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500攝氏度的狀態(tài)下形成。碳纖維是不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列的物質(zhì),晶體層間距約為0.323-0.356nm,各平行層原子推擠不規(guī)則,缺乏三維有序,呈亂層結(jié)構(gòu)。隨加熱溫度升至2400攝氏度以上,碳含量高于99.1%,層間距隨之減少,說(shuō)明碳纖維已由亂層結(jié)構(gòu)向三維有序的石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化,稱(chēng)之為石墨纖維。碳纖維和石墨纖維層面主要是以碳原子共價(jià)鍵相結(jié)合,而層與層之間是以范德華力相連接,因此碳纖維和石墨纖維是各向異性材料。 |
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