碳纖維桿--碳纖維的物理特性介紹

     碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征,，是一種的力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。碳纖維拉伸強(qiáng)度約為2到7GPa,，拉伸模量約為200到700GPa,。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外,，主要決定于炭化處理的溫度,。一般經(jīng)過(guò)高溫3000℃石墨化處理，密度可達(dá)2.0克每立方厘,。再加上它的重量很輕,，它的比重比鋁還要輕,，不到鋼的1/4，比強(qiáng)度是鐵的20倍,。碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其它纖維不同,，它有各向異性的特點(diǎn)。碳纖維的比熱容一般為7.12,。熱導(dǎo)率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負(fù)值(0.72到0.90),，而垂直于纖維方向是正值(32到22)。碳纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān),，在25℃時(shí),，高模量為775，高強(qiáng)度碳纖維為每厘米1500,。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和比模量,。同鈦、鋼,、鋁等金屬材料相比,，碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高,、密度低,、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，可以稱為新材料之王,。
    碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外,，其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物,，又由于比重小,， 沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,，其比強(qiáng)度,、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的,。碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500兆帕以上,，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼;因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000兆帕以上,，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59兆帕左右,，其比模量也比鋼高。與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比,，楊氏模量(指表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量)是玻璃纖維的3倍多;與凱芙拉纖維相比,，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖維環(huán)氧樹脂層壓板的試驗(yàn)表明,，隨著孔隙率的增加,，強(qiáng)度和模量均下降,。孔隙率對(duì)層間剪切強(qiáng)度,、彎曲強(qiáng)度,、彎曲模量的影響非常大;拉伸強(qiáng)度隨著孔隙率的增加下降的相對(duì)慢一些;拉伸模量受孔隙率影響較小。
     碳纖維還具有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長(zhǎng)纖維的克數(shù)),，一般僅約為19克,，拉力高達(dá)300kg每微米。幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能,， 因此在旨度,、剛度、重度,、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域,。在不接觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫,，具有突出的耐熱性能,，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500℃時(shí)強(qiáng)度才開始下降,，而且溫度越高,，纖維強(qiáng)度越大。碳纖維的徑向強(qiáng)度不如軸向強(qiáng)度,，因而碳纖維忌徑向強(qiáng)力(即不能打結(jié))而其他材料的晶須性能也早已大大的下降,。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化,。