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什么是 CRFP 复合材料(了解碳纤维增强聚合物的惊人能力)

什么是 CRFP 复合材料(了解碳纤维增强聚合物的惊人能力)

碳纤维增强聚合物复合材料 (CFRP) 是一种轻质、坚固的材料,用于制造我们日常生活中使用的众多产品。它是用于描述以碳纤维为主要结构成分的纤维增强复合材料的术语。需要注意的是,CFRP中的“P”也可以代表“塑料”而不是“聚合物”。

通常,CFRP 复合材料使用环氧树脂、聚酯或乙烯基酯等热固性树脂。尽管CFRP 复合材料中使用了热塑性树脂,但“碳纤维增强热塑性复合材料”通常使用自己的首字母缩写词 CFRTP 复合材料。

在使用复合材料或在复合材料行业工作时,了解术语和首字母缩略词非常重要。更重要的是,有必要了解FRP 复合材料的性能和碳纤维等各种增强材料的性能。

CFRP 复合材料的性能

用碳纤维增强的复合材料不同于使用玻璃纤维或芳纶纤维等传统材料的其他 FRP 复合材料。CFRP 复合材料的优点包括:

重量轻:使用连续玻璃纤维和 70% 玻璃纤维(玻璃重量 / 总重量) 的传统玻璃纤维增​​强复合材料的密度通常为 0.065 磅/立方英寸。

同时,具有相同 70% 纤维重量的 CFRP 复合材料的密度通常可能为 0.055 磅/立方英寸。

增加强度:碳纤维复合材料不仅重量更轻,而且每单位重量的 CFRP 复合材料更坚固、更硬。将碳纤维复合材料与玻璃纤维进行比较时确实如此,但与金属相比更是如此。

例如,将钢与 CFRP 复合材料进行比较时,一个不错的经验法则是,相同强度的碳纤维结构的重量通常是钢的 1/5。你可以想象为什么汽车公司正在研究使用碳纤维代替钢。

在将 CFRP 复合材料与铝(使用的最轻的金属之一)进行比较时,标准假设是相同强度的铝结构的重量可能是碳纤维结构的 1.5 倍。

当然,有许多变量可以改变这种比较。材料的等级和质量可能不同,对于复合材料,需要考虑制造工艺、纤维结构和质量。

CFRP复合材料的缺点

成本:尽管材料令人惊叹,但碳纤维并非用于每一种应用都是有原因的。目前,CFRP 复合材料在许多情况下成本过高。根据当前的市场状况(供需)、碳纤维的类型(航空航天与商业级)以及纤维丝束尺寸,碳纤维的价格可能会有很大差异。

按每磅价格计算,原碳纤维的价格可能比玻璃纤维贵 5 倍到 25 倍。将钢与 CFRP 复合材料进行比较时,这种差异甚至更大。

导电性:这对碳纤维复合材料来说可能是一个优点,也可能是一个缺点,具体取决于应用。碳纤维具有极强的导电性,而玻璃纤维具有绝缘性。许多应用使用玻璃纤维,而不能使用碳纤维或金属,严格因为导电性。

例如,在公用事业行业,许多产品都需要使用玻璃纤维。这也是梯子采用玻璃纤维作为梯轨的原因之一。如果玻璃纤维梯子与电源线接触,触电的机会要低得多。CFRP 梯子不会出现这种情况。

尽管 CFRP 复合材料的成本仍然很高,但制造方面的新技术进步正在继续使产品更具成本效益。希望在我们的有生之年,我们能够看到具有成本效益的碳纤维在广泛的消费、工业和汽车应用中得到应用。

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