含碳量在90%以上,由腈綸和粘膠纖維經高溫氧化碳化而成,廣泛應用於汽車材料、體育用品、民用建築等諸多領域。
碳纖維的質量比鋁輕,但強度比鋼高,具有高硬度、高強度、重量輕、耐化學性好、耐高溫等特點。
碳纖維是新壹代增強纖維,具有碳材料固有的固有特性和紡織纖維的柔軟性和可加工性,使其在航空航天、土木工程、軍事、賽車等競技體育產品中非常受歡迎。
碳纖維是壹種含碳量高於90%的無機聚合物纖維。其中含碳量高於99%的石墨纖維稱為石墨纖維。碳纖維的微觀結構類似於人造石墨,是壹種無序的石墨結構。?碳纖維的層間間距約為3.39 ~ 3.42 a,平行層間的碳原子排列不像石墨那樣規則,層間通過範德華力連接在壹起。
碳纖維的結構通常被認為是由二維有序晶體和孔洞組成,其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能有很大的影響。
什麽時候?當孔隙率低於某壹臨界值時,孔隙率對碳纖維復合材料的層間剪切強度、彎曲強度和拉伸強度沒有明顯影響。有研究指出,導致?材料力學性能下降的臨界孔隙率為1%-4%。當孔隙體積含量在0-4%範圍內時,孔隙體積含量每增加65438±0%,層間剪切強度降低約7%。
通過對碳纖維環氧樹脂和碳纖維雙馬來酰亞胺樹脂層壓板的研究發現,當孔隙率超過0.9%時,層間剪切強度開始下降。根據實驗,孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面。並且孔隙含量越高,孔隙尺寸越大,並顯著減小層壓材料中的層間界面面積。
材料受力時容易沿層間斷裂,這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。此外,孔隙是應力集中區,承載能力較弱。當受到壓力時,孔隙膨脹形成壹條長裂縫,裂縫被破壞。