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碳纤维复合材料的强度如何?

1.碳纤维复合材料的强度

    碳纤维复合材料不仅是单向带和机织物(连续纤维),还有碳纤维粉末、短纤维、中长纤维和长纤维增强复合材料。粉末、短纤维和中长纤维增强塑料均可通过注射成型加工成型。长纤维和连续纤维增强复合材料通过模塑、RTM和其它工艺成型。  

2、碳纤维本身的强度

   碳纤维本身的抗拉强度从2GPa到8GPa,拉伸模量从200GPa到750GPa。但目前工业上应用的超高强度钢强度只有2GPa,钢的模量为210GPa。也就是说,碳纤维本身的抗拉强度和模量是超高强度钢的1-4倍,而密度只有钢的1/5。

几个硬知识点:

    材料是各向同性的,也就是说,在理论上,拉伸和弯曲强度和模量是相同的。

    高分子材料是各向异性的,即不同方向拉伸和弯曲的强度和模量会不同。尤其是纤维增强聚合物材料,随着纤维长度的增加,各向异性更加明显。

    碳纤维本身有点各向异性,但是拉伸和弯曲强度在同一个数量级。(参考资料:单根碳纤维的拉伸和柔性性能,内藤k等。).你看到的碳纤维之所以像头发一样柔软,是因为它太细了(碳纤维的直径只有头发的1/50)。


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