碳纤维复合材料在轨道交通车辆上的应用

复合材料在轨道交通中的应用研究随着世界经济的快速发展，人们对交通的需求也越来越高。

而轨道交通作为一种高效便捷的交通方式，受到越来越多人的青睐。

然而，轨道交通在运营过程中需要承受巨大的压力和挑战，因此需要采用更先进的材料来保证其安全性和可靠性。

复合材料因其良好的性能，成为了轨道交通领域的一大研究热点。

一、复合材料的特点首先，复合材料是由两种或两种以上的材料经过复合加工而成的，其强度和硬度显著优于传统材料。

其次，复合材料的化学反应稳定性也较高，抗老化性能良好，使用寿命长。

此外，复合材料还具有重量轻、防腐蚀、减少磨损等一系列优点，特别是在极端环境下，如高温、低温、高压、高海拔等环境中，其性能更为突出。

二、复合材料在轨道交通中的应用2.1 复合材料在车体结构中的应用复合材料以其优越的抗压、抗弯、抗拉等性能，可以取代传统的钢铁材料，用于轨道交通车体结构设计中。

与传统的钢铁结构相比，复合材料车身结构具有较低的密度，可以减轻车体自重，提高载荷能力，同时还能大幅度降低运行能耗，增加经济效益。

2.2 复合材料制动系统的应用轨道交通制动系统的重要性不言而喻，而复合材料的高强度、耐磨性、抗热性和耐蚀性等特点恰好能满足高强度制动系统的要求。

利用复合材料制造制动器件能够增加制动器的密度，并且减少制动器的重量，从而使得制动系统更加稳定、可靠，并且效率更高。

2.3 复合材料隔热材料的应用在轨道交通运行过程中，为了保证车内乘客和人工作业员的舒适性和安全性，车体内部必须隔热、隔音。

复合材料隔热材料具有良好的隔热、隔音性能，可以替代传统的玻璃棉、矿棉等材料，使车厢内部保持温度稳定，从而达到更舒适的用车体验。

三、发展复合材料在轨道交通中的应用的趋势3.1 材料合成技术的不断改进随着人类科技水平的不断提高，复合材料的合成技术也得到了快速的发展，由于新的、更好的合成技术的出现，科研人员们能够设计和合成更高效地、更优异的复合材料。

这也意味着未来在轨道交通领域中，更先进和高性能的复合材料将会得到广泛的应用，助力轨道交通的发展。

复合材料在汽车中的应用
随着汽车工业的发展，复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛。

复合材料的优点在于其轻质、高强度、耐腐蚀性强、抗疲劳性好等诸多方面，使得它在汽车设计中成为了不可或缺的材料。

复合材料可以用于汽车车身、内饰、底盘、发动机等部件。

其中，碳纤维复合材料在汽车轻量化方面有着突出的表现，通过使用碳纤维复合材料制造汽车的车身和底盘，可以大幅度降低汽车的重量，从而提高燃油效率和行驶性能。

同时，使用碳纤维复合材料还可以提高汽车的安全性能，因为碳纤维的强度和刚性比钢铁高出很多，能够更好地吸收碰撞力和保护车内乘客。

除了碳纤维复合材料，玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等也被广泛应用于汽车制造中。

例如，玻璃纤维复合材料可以用于汽车内饰、仪表板、门板等部件的制造，具有防火、抗腐蚀等优点；芳纶纤维复合材料可以用于汽车制动系统和发动机盖等高温部件的制造，具有耐高温、抗冲击等优点。

总之，复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛，并且未来还有很大的发展空间。

汽车制造商将继续利用复合材料的优良特性来提高汽车的性能和安全性，以适应消费者对更加环保和高效的汽车产品的需求。

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复合材料在高速轨道交通领域的应用0引言复合材料是由基体材料(聚合物材料、金属、陶瓷)和增强体(纤维、晶须、颗粒)复合而成的具有优异综合性能的新型材料。

是2O世纪发展最迅速的新材料之一。

它具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、隔热、耐磨等优异性能．在航天、航空、交通运输、基础设施中发挥了巨大的作用．成为这些领域产品性能提高和升级换代的关键材料。

在高速轨道交通领域．纤维复合材料也正成为越来越重要的一类材料。

除被用于内部设备和装修装饰材料以外．在承载结构上的应用也越来越多。

1复合材料的优势1．1质轻强度高用复合材料做成的构件，质量小、强度高、刚性大，是一种理想的结构材料。

表1是复合材料与金属材料的力学性能比较。

可见复合材料比一般的金属材料的比强度、比模量要高出l 一5倍。

1．2可设计性强纤维复合材料的最显著特点是高比强度和高比刚度．并且它可以在一个很宽的范围内变化，因此复合材料可以通过材料选择、结构设计、铺层设计等方法解决各种技术难题。

现在使用的纤维从弹性模量为7O GPa、强度为3 500 MPa的玻璃纤维到模量为600 GPa、强度为2 000 MPa的高模量碳纤，其性能范围很宽。

根据已知的有关复合定律．通过选择材料，可以改变其能，因此每个结构件都可以根据要求找到一种最佳的铺层结构。

1．3安全性高(高疲劳强度和低缺口敏感度)疲劳特性是涉及安全性的主要问题。

其实在复合材料被用于轨道车辆的结构件之前，就曾被用于制造航天飞机、军用飞机、民用飞机中的结构件，应用于高应力领域若有失效，很多是因为动态承载结构件超过了疲劳强度而致使其破坏。

金属材料也面临同样的问题。

金属材料的振动强度通常都比其静态强度小得多。

而复合材料的这2个数值几乎没有什么区别。

承受连续振动的金属结构件上有了缺口，很快就会导致裂纹扩展并出现早期破坏，而在复合材料中，力被转移到邻近层，因此缺口的影响大大降低。

由于复合材料对扩展裂纹的敏感度很低。

即使出现损伤，也不致被立即破坏。

碳纤维复合材料的性能及应用首先，碳纤维复合材料具有高强度和轻质的特点。

碳纤维本身具有很高的强度和刚度，其强度可以达到钢的10倍以上，而密度却只有钢的四分之一左右。

这使得碳纤维复合材料具有优秀的比强度和比刚度，能够在保证结构强度的同时减轻整体重量，适用于要求轻质高强度的领域，如航空、航天和汽车等。

其次，碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。

由于碳纤维本身不易受化学物质侵蚀，所以碳纤维复合材料能够在恶劣环境下长时间使用，不易腐蚀变形。

此外，碳纤维具有良好的摩擦性能，能够承受较大的摩擦力，同时又不会产生摩擦磨损，因此适用于制造高速运动部件和耐磨材料。

另外，碳纤维复合材料还具有优异的导电性和导热性。

由于碳纤维本身是导电材料，因此碳纤维复合材料能够有效地导电，广泛应用于电子、航空航天等领域。

此外，碳纤维还具有良好的导热性能，能够迅速传热，因此适用于制造导热材料和散热结构。

此外，碳纤维复合材料还具有良好的耐高温性和隔热性。

由于碳纤维的熔点较高，所以碳纤维复合材料能够在高温环境下保持较好的性能，适用于高温工艺和高温设备。

此外，由于碳纤维的导热性较低，所以碳纤维复合材料还具有良好的隔热性能，能够隔绝热量的传导，使其广泛应用于隔热材料和保温材料领域。

总的来说，碳纤维复合材料由于其优异的性能，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。

例如，飞机机身、航天器、汽车车身和部件、高尔夫球杆、网球拍、自行车框架等都可以采用碳纤维复合材料制造，以提高其强度、刚度和耐用性。

另外，在建筑领域，碳纤维复合材料还可以用于制造楼板、隔墙和构件等，以减轻建筑物自重和提高抗震性能。

此外，在电子领域，碳纤维复合材料还可以用于制造导热板、散热片和EMI屏蔽材料等，以提高电子产品的散热性能和抗干扰能力。

总之，碳纤维复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨、导电、导热、耐高温等优异的性能，因此被广泛应用于各个领域，为现代工业的发展做出了重要贡献。

碳纤维树脂基复合材料发展现状碳纤维树脂基复合材料是一种具有轻质、高强、高刚度等优异性能的高级材料，具有广泛的应用前景。

本文主要就碳纤维树脂基复合材料的发展现状做一个简单的介绍。

碳纤维树脂基复合材料就是由一种或多种纤维（通常是碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维等）与树脂（通常是环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂等）混合形成的一种材料。

其主要特点是具有轻质、高强、高刚度等优点，是一种高性能的结构材料。

由于其优异的性能，碳纤维树脂基复合材料在航空航天、汽车、轨道交通、运动器材、电子设备、建筑结构等领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域，碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于飞机机身、机翼、发动机罩等部位，以提高其结构强度和减轻重量，从而提高飞行性能。

在电子设备领域，碳纤维树脂基复合材料可以用于制作高性能的塑料外壳、散热片、接线板等，从而提高电子设备的性能和可靠性。

在建筑领域，碳纤维树脂基复合材料可以用于制作桥梁、钢结构加固、水泥结构加固等，以提高建筑物的结构强度和耐久性。

1.技术发展碳纤维树脂基复合材料技术的发展趋势是向高强、高刚度、高稳定性、高耐疲劳性和高阻尼性方向发展。

同时，随着工艺技术的不断改进，碳纤维树脂基复合材料的成本也在不断降低。

2.市场应用碳纤维树脂基复合材料的需求量不断增长。

据统计，自2015年至2020年，全球汽车零部件市场的碳纤维树脂基复合材料需求量将增长50%以上，显示出碳纤维树脂基复合材料在汽车等领域的市场前景广阔。

3.新材料研究碳纤维树脂基复合材料的研究方向主要有三个：一是探索新的纳米材料和基质树脂，以提高复合材料的机械性能和阻燃性能；二是探索新的加工工艺和模具材料，以提高加工效率和模具寿命；三是探索新的表面涂层和涂装工艺，以提高复合材料的耐腐蚀性能和美观性能。

总之，碳纤维树脂基复合材料是一种具有广泛应用前景的高性能材料，在未来的发展中将继续发挥其优势，服务于人类的生产和生活。

碳纤维复合材料（CFRP）在汽车轻量化中的应用作者：孙少杰来源：《粘接》2022年第07期摘要：针对传统汽车在制造过程中存在的高油耗、质量大、安全性低等问题，采用将碳纤维复合材料（CFRP）应用于汽车零部件制造过程的方式，并结合计算机辅助工程（CAE）对汽车进行结构优化，可有效根据汽车的不同结构及用途灵活的对产品进行设计及加工成型，有利于最大限度的减轻汽车整体质量，利用碳纤维复合材料超高的自身频率及吸收震动能量，使该材料的震动阻尼系数不断增高，在汽车遭受冲击时，碳纤维复合材料可有效吸收冲击能量，提高驾驶人员的安全性。

将该材料应用于汽车生产领域，可实现降低油耗、减少排放的目的。

关键词：碳纤维复合材料;CFRP;汽车轻量化;发展趋势中图分类号：TQ342+.742 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2022）07-0076-04Application of Carbon Fiber Reinforced Polymer （CFRP）in automotive lightweightSUN Shaojie（School of Automotive Engineer， Shanxi College of Communication Technology， Xi'an 710018， China）Abstract：In view of conventional cars in the manufacturing process of high fuel consumption，low quality， safety problem， Carbon Fiber Reinforced Polymer （CFRP） was applied to auto parts manufacturing process， and connecting with the Computer Aided Engineering （CAE） for structural optimization about cars， which can effectively design and proceed according to thedifferent structure and usage with flexibility of the car. It is beneficial to reduce the overall mass of the car to the maximum extent. The vibration damping coefficient of the material is continuously increased by using the super high frequency of the carbon fiber composite material and absorption of vibration energy. When the car is impacted， the carbon fiber composite material can effectively absorb the impact energy and improve the safety of the driver. The application of the material in automobile production canreach the aim of reducing fuel consumption and emissions.Key words：carbon fiber composites; CFRP; automotive lightweight; development trend隨着我国经济的不断发展，汽车工业领域的规模越来越大，人们对于汽车的需求也越来越高。

车辆工程中的材料与结构应用车辆工程是机械工程的一个重要分支，涉及了车辆制造、设计、结构、动力系统等多个领域。

在车辆工程中，材料与结构的应用起着至关重要的作用。

本文将从材料和结构两个方面，探讨车辆工程中的应用。

一、材料在车辆工程中的应用1. 钢材：钢材是车辆工程中最常用的材料之一。

由于钢材具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等优点，在车身、底盘、车轮等关键部件中广泛应用。

同时，随着科技的发展，高强度钢材和特种钢材的出现，大大提高了汽车的安全性能和轻量化水平。

2. 铝合金：铝合金具有轻质、高强度、散热性好等特点，因此在车辆工程中被广泛应用。

铝合金常用于发动机罩、车顶、车门等部位，能够有效降低车辆整体重量，提高燃油经济性和操控性能。

3. 碳纤维复合材料：碳纤维复合材料是一种轻质高强度的材料，具有优异的疲劳、抗冲击、耐高温性能。

在车辆工程中，碳纤维复合材料常用于制造车身、车顶等部位，能够显著减轻车辆重量，提高悬挂系统性能和加速性能。

4. 塑料材料：塑料材料在车辆工程中的应用越来越广泛。

塑料具有良好的韧性、耐腐蚀性、绝缘性能等特点，同时具备成型性好、重量轻、造价低等优点。

在车辆工程中，塑料材料常用于制造内饰件、座椅、仪表盘等配件，能够提高车辆的安全性和舒适性。

5. 橡胶材料：橡胶材料在车辆工程中的应用主要体现在汽车轮胎上。

橡胶具有良好的弹性、抗磨损、吸震性能，能够提升车辆的操控性和行驶稳定性。

同时，橡胶材料也被广泛用于车辆悬挂系统、密封件等方面，为车辆提供了良好的保护和运动性能。

二、结构在车辆工程中的应用1. 车身结构：车身是车辆结构中最主要的部分之一。

车身结构的设计要求具备足够的刚性和安全性能，同时又要尽可能降低材料重量。

在车辆工程中，采用了刚性车身结构、变形能吸收结构、脆性断裂结构等不同的设计方案，以满足车辆的安全和舒适性要求。

2. 悬挂系统：悬挂系统是车辆工程中的重要组成部分，主要用于吸收和减震来自道路的冲击和震动。

复合材料在汽车的应用在汽车制造中，复合材料主要应用于车身、底盘、发动机等重要部件。

其主要好处在于具有较高的比强度、较低的比重和良好的抗腐蚀性能。

下面将就几个典型的应用领域进行详细介绍。

首先，复合材料在汽车车身方面应用广泛。

由于复合材料具有较高的比强度和较低的比重，可以显著降低车身重量，提高汽车的燃油经济性能。

此外，复合材料车身还能够提供更好的碰撞安全性能，增加车辆乘坐者的安全性。

许多高档汽车品牌已经采用了碳纤维复合材料来制造车身，使得车辆更加轻盈且具有更好的驾驶性能。

其次，复合材料在底盘方面也有广泛应用。

底盘是汽车的重要组成部分，承担着车身和发动机的重量以及悬挂系统的负荷。

复合材料底盘具有较高的刚度和强度，能够提供更好的悬挂系统性能和操控稳定性。

此外，复合材料底盘还具有较好的吸震性能，能够减少驾乘者的颠簸感和疲劳感，提高车辆的乘坐舒适性。

第三，发动机部件中的复合材料应用也越来越多。

例如，复合材料可以用于制造发动机罩和进气道等部件，以提高发动机的性能和效率。

由于复合材料具有较低的热膨胀系数和较高的抗热稳定性，可以有效降低发动机在高温条件下的变形和热裂纹的发生。

此外，复合材料材质还能提供更好的隔音和隔热效果，减少发动机噪音对驾乘者的干扰。

此外，复合材料也可用于制造汽车内饰部件，如仪表盘、门板等。

由于复合材料具有良好的成型性能和表面质量，能够制造出更加精细和美观的内饰部件。

与传统的塑料材料相比，复合材料具有更高的耐磨损性和耐划伤性能，能够提高内饰部件的使用寿命。

综上所述，复合材料在汽车制造中有着广泛的应用，能够显著改善汽车的性能和重量。

随着技术的不断进步，相信复合材料在汽车制造中的应用将会更加广泛，为我们带来更安全、更环保和更高性能的汽车。

炭炭复合材料的应用
炭炭复合材料具有优异的耐高温、高强度和高刚度等性能，在航空航天、高速列车、核工业、高性能机械和电子器件等领域的应用较为广泛。

以下是几个具体的应用领域：
1.航空航天领域：炭炭复合材料在航空航天领域中广泛应用于制造高温部件、推进器和热防护材料等。

2.核工业：炭炭复合材料可以用于核反应堆的燃料元件、抗辐射材料和储藏核废料的容器等。

3.高速列车：炭炭复合材料能够承受高温高速的运行环境，被广泛用于高速列车的制动器和轮辋等部件。

4.高性能机械：炭炭复合材料具有高强度、高韧性和抗磨损等性能，在高性能机械领域广泛应用于轴承、齿轮和摩擦材料等。

5.电子器件：炭炭复合材料因其导电性能优异，被用于制造高性能电子器件，如太阳能电池板、热电发电器和热散尽材料等。

碳纤维复合材料及其在汽车领域的应用摘要：碳纤维复合材料的出现能够有效降低汽车质量，实现汽车轻量化，为汽车节约资源、节能减排提供了可能。

本文分析了碳纤维材料及其制备工艺的发展现状，以及碳纤维复合材料在汽车领域的应用。

关键词：碳纤维；复合材料；轻量化汽车轻量化的发展史，也是汽车制造材料的发展史。

现阶段以复合材料的发展最为突出，也是汽车轻量化未来的发展方向。

在众多复合材料中，碳纤维复合材料最能达到轻量化的要求，碳纤维复合材料在比重、强度和力学性能上相比其他纤维材料和轻质金属材料具有很大的优势。

因而碳纤维及其复合材料备受汽车轻量化研究者和各大汽车制造商的关注。

1.碳纤维材料及其制备工艺发展现状随着越来越严厉的排放法规的的颁布，以及传统化石能源的日益减少，汽车节能减排要求越来越高，各国排放法规也越来越严格，面对日益的严格的排放法规，各国车企都已将未来汽车的发展转向节能与环保。

汽车想要减少污染排放达到节能环保的目的可以通过以下几种途径：一是不断提高发动机的性能，采用更加合理的涡轮增压技术，保证汽车动力维持一定水准，但排量降低；二是开发新能源汽车，彻底代替传统内燃机汽车，例如电动机车，基本实现零排放。

三是在保证汽车强度和安全性要求下，降低汽车整车质量，采取汽车轻量化的途径，进一步降低燃油消耗，从而达到节能减排的效果。

综合现有现汽车保有量，汽车技术发展以及汽车周边配套设施的发展等诸多因素，在实现汽车节能减排方面，汽车轻量化更具有优势，投入更低，且更具有可行性。

2.碳纤维的优异性能碳纤维（Carbon Fiber,简称CF），主要由碳原子组成，直径为0.005~0.010mm的细长纤维。

它是一种由有机纤维或低分子烃气体等原料在惰性气体的保护下经1500℃左右的高温碳化而成的纤维状碳化合物，其碳含量超过90%。

碳纤维材料因为其独特的结构和理化特性，相比于传统金属材料其具有一下诸多优点：（1）低密度、高强度、高模量，碳纤维的密度较小（1.5~2.0g/cm3之间），是钢密度的1/4，铝密度的1/2；其强度和模量高，抗拉强度≥3500Mpa，并且比强度是钢的16倍，铝的12倍。

伴随现代科学技术旳发展，具有轻质、高强度、耐腐蚀、易合成型等长处旳非金属材料越来越多旳取代老式旳金属材料，在汽车上得到了应用。

在汽车工业中非金属材料有塑料、橡胶、摩擦材料、涂料、胶黏剂、复合材料、玻璃、纺织材料、密封材料及润滑油等。

其中汽车用复合材料在汽车工业中越来越得到广泛旳重视和应用，并且有着一定旳市场开发前景。

1 车用复合材料旳特点一般称为复合材料旳是由纤维等增强材料与基底（母体）等2种或2种以上性质不一样旳材料，通过多种工艺手段组合而成。

它与纤维增强塑料（FRP）、纤维增强金属（FRM）、金属-塑料层叠材料等相称，具有质量轻、强度高、刚度好旳特点，这些复合材料在汽车零部件上应用很盛行。

复合材料是并向异性旳非均质材料，与其他材料相比有如下突出特点：1)比强度与比模量高。

比强度、比模量是指材料旳强度和模量与密度之比，比强度越高，零件自重越小；比模量越高，零件旳刚性越大。

因此对高速运转旳构造件或需减轻自重旳运送工具具有重要意义。

2)纤维增强复合材料中旳纤维与基体间旳界面可以有效地制止疲劳裂纹旳扩展，外加载荷由增强纤维承担。

大多数金属材料旳疲劳强度极限是其拉伸强度旳30％～50％，而复合材料则可到达60％～80％。

3）在热塑性塑料中掺入少许旳短切碳纤维可大大地提高它旳耐磨性，其增长旳倍数可为本来旳好几倍。

如聚氯乙烯以碳纤维增强后为其自身旳3.8倍，聚四氟乙烯为其自身旳3倍；聚丙烯为其自身旳2.5倍(本资料由东莞优畅工程塑料企业提供)；聚酰胺为其自身旳1.2倍；聚酯为其自身旳2倍。

选用合适塑料与钢板复合可作耐磨物件，如轴承材料等。

用聚四氟乙烯（或聚甲醛）为表层、多孔青铜和钢板为里层旳三层复合材料，可制成滑动轴承旳良好材料。

4）化学稳定性优良。

纤维增强酚醛塑料可长期在含氯离子旳酸性介质中使用，用玻璃纤维增强塑料，可制造耐强酸、盐、酯和某些溶剂旳化工管道、泵、阀及容器等设备。

如用耐碱纤维与塑料复合，还能在强碱介质中使用。

城市轨道交通车辆轻量化设计研究摘要：城市轨道交通具有出行方便、安全舒适、运能大、能耗低等特点。

在出行方式上，绿色环保的交通工具越来越受欢迎，当前已成为城市公共交通的重要组成部分。

然而，随着运量增大和运营网络的增加，城市轨道交通的总能耗也在显著增加。

因此，如何构建低碳节能、绿色环保的城市轨道车辆，轻量化设计是车辆设计者应考虑的一个重要课题。

基于此，本文重点分析了城市轨道交通车辆轻量化设计。

关键词：轨道交通；车辆轻量化；设计一、城市轨道交通车辆的主要特点1、列车运行在城市的地下隧道、地面及高架线路上,线路的曲线半径小、坡度大,车辆的外形尺寸及动态包络线受限界的约束。

2、列车载客量大而集中,乘客上下车频繁,高峰时段超载,有时列车被设计成可灵活编组以适应客流需要。

3、运行站间距短,起动、制动频繁,运行速度和加、减速度较高。

4、车辆涉及到机械、电气、计算机、制冷、声学及光学等技术领域,并与供电、接触网、信号、通信、综合监控、屏蔽门、土建、线路及轨道等专业有密切的技术接口。

5、车辆总体设计要求轻量化、节能化、低噪声,客室的门数量多,电气和机械部件的箱、柜或模块化结构大部分悬挂在车体的底架上。

6、在防火和乘客紧急疏散方面有较高要求和相应的措施。

二、城市轨道交通车辆轻量化概述1、城市轨道交通能耗。

城市轨道交通是一种安全、舒适、节能、环保的绿色交通，它已成为大城市公共交通的重要组成部分。

随着城市轨道交通建设规模的扩大和运营网络的增加，能耗显著增加。

据统计，牵引能耗占总能耗的30%，车辆质量可减轻10%，牵引能耗可降低6%。

2、城市轨道交通车辆轻量化意义。

城市轨道交通车辆的轻量化能提速降噪，降低能耗及碳排放，还能减少轮轨磨耗，降低轨道线路的维护成本，从而带来巨大的社会、经济效益。

三、材料轻量化在设计之初，应考虑车辆各系统的材料选择，以确保在满足强度的条件下进行轻量化设计。

新材料的应用对每个系统的轻量化起着重要作用。

山西科技SHANXI SCIENCE TECHNOLOGY 2020年第35卷第4期碳纤维是含碳量高于95%的无机高分子纤维材料，是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是国际认可的现代高科技领域典型新材料的代表。

碳纤维一般不具有单独使用的属性，通常作为增强体，以树脂基、陶瓷基、金属基等制成碳基复合材料。

碳纤维增强树脂基复合材料的应用较为广泛［1］，占碳纤维复合材料市场份额的90%以上［2］。

因其具有优异的理化性能，加之日趋成熟的加工成型工艺，使其被广泛应用于航空航天、交通运输、武器装备、工程机械、风力能源、车辆制造以及体育用品等领域。

1碳纤维增强树脂基复合材料的特点1.1物理性能碳纤维增强树脂基复合材料密度小，质量轻。

相同体积下，碳纤维增强树脂基复合材料质量约为钢材的20%、铝合金的60%；具有高强度和高模量，其拉伸强度和拉伸模量约为金属铝的数倍；物理稳定性佳，不易发生形变；对振动和噪声抑制作用明显；具备良好的导电导热性能、电磁屏蔽性能以及较低的热膨胀系数，同时能够减少组件间的摩擦消耗。

1.2化学性能碳纤维增强树脂基复合材料化学稳定性较好，一般不具有生物排异性，在生物体内不易产生或分解出有害物质。

在一般的碱性环境下呈惰性，对有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性。

2碳纤维增强树脂基复合材料的应用2019年，全球对碳纤维的需求总计约为10万t 。

随着碳纤维在航空航天、风力涡轮机和其他工中使用量的增加，市场以每年10%～12%的速度增长。

2019年碳纤维及强化复合材料使用细分市场占比分别为风能25%、航空航天20%、体育用品10%~12%、汽车业10%~12%、注塑塑料的复合5%～8%、压力容器5%～8%、建筑和基础设施5%～8%等。

2.1在航空航天领域的应用在航空方面，利用碳纤维增韧环氧树脂制成的机身结构件，如机翼、机身等，可以降低自重，提升强度，延长使用时间，节能减排。