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V ol .38N o .6·16·化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICA L M A T ERIA LS 第38卷第6期2010年6月作者简介:孙微(1968-),女,大学专科,实验师,主要从事碳纤维技术情报工作。
高端新产品-碳纤维复合芯电缆孙 微1 贺 福2(1.中国科学院山西煤炭化学研究所图书馆,太原030001;2.中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室,太原030001)摘 要 碳纤维复合芯铝绞电缆(A CCC )是传统钢芯铝绞电缆(A CS R )的更新换代产品。
这种新型电缆具有重量轻、强度大、耐高温、热膨胀系数小、耐腐蚀、输送容量大、线损小和弛度低等一系列优异性能,是电缆的高端产品。
日本和美国已经研发成功A CCC 电缆,并在电网中得到实际应用。
我国从美国已购买这种电缆,在多种电网中开始试用。
同时,我国已开始研制A CCC ,以取代传统的A CS R 电缆,这必将使我国架空输电技术提高到一个新水平。
关键词 碳纤维,电缆,A CCCHigh -end new product ———aluminum conductor composite corereinforced cable (ACCC )Sun Wei 1 H e Fu 2(1.Library ,Institute o f Co al Chemistry Chinese Academy o f Science ,T aiyuan 030001;2.Key Laboratory of Carbo n Materials ,Institute of Coal Chemistry ChineseAcadem y of Science ,Taiy uan 030001)A bstract A luminum co nduc to r compo site co re reinfo rced cable (A CCC )is the upg rading and replacing product ofthe traditio nal aluminum co nducto rs (cable )steel -reinfo rced (A CS R )。
碳纤维复材0902班林晓光16号碳纤维（carbon fibre），顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。
传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
1994年至2002年左右，随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究，使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。
现在国内已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。
同时，碳纤维发热产品，碳纤维采暖产品，碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。
碳纤维增强材料的表面物理化学特点：1.表面积：碳纤维的表面积通常是用Brunauer—Emett-Teller(BET)公式计算氮或氪在77K的吸附而得到的。
它取决于原材料的本质、热处理温度和对碳纤维进行的表面处理的本质。
PAN基碳纤维通常具有均匀的横截面和光滑的表面，因此与具有不规则横截面和粗糙表面的粘胶基碳纤维相比，表面积较小。
在较低温度下制备的碳纤维(II型和1Ii型)具有有属性差的结构，并含有大量微孔，因此表面积大。
当热处理温度升高时，能消除大部分孔隙，而且减小了通向表面的孔隙率，因此表面积减小。
2.多孔结构：在碳纤维中存在着孔隙。
现在确认碳纤维是由石墨层面以不完善堆砌的微纤柬构成的。
这种不完善的堆砌使得微纤束之间产生空间，从而形成了孔隙或空穴。
第36卷 增刊1 稀有金属材料与工程 V ol.36, Suppl.1 2007年 8月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING August 2007收稿日期：2007-02-28作者简介：王 松，男，1976年生，博士，国防科技大学CFC 国防科技重点实验室，湖南 长沙410073，E-mai ：wangsong0731@不同碳纤维表面状态及其复合材料界面对比王 松，陈朝辉，李 伟(国防科技大学新型陶瓷纤维及复合材料国防科技重点实验室，湖南 长沙 410073)摘 要：对比研究了进口T300碳纤维和国产JC2#纤维的表面状态及其在C/SiC 复合材料中形成的界面状态。
结果显示T300纤维表面O 和N 杂原子含量丰富，其C 原子含量仅为86.0%；而JC2#纤维的表面C 原子含量达到93%。
与JC2#纤维相比，T300纤维的表面更为粗糙，其表面沟槽粗壮杂乱。
在C/SiC 复合材料中，T300纤维与SiC 基体紧密结合，经界面微脱粘法测试得出T300纤维与基体的界面微脱粘载荷是JC2#纤维的2倍。
高表面活性和粗糙物理表面是T300纤维在C/SiC 复合材料中形成强界面结合的根本原因。
关键词：碳纤维；表面；界面；复合材料中图法分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2007)S1-0608-031 前 言碳纤维自问世以来，凭借自身优异的高比强度、高比模量，抗腐蚀耐高温等性能，广泛应用于各类复合材料。
在复合材料中，碳纤维作为增强相必须通过纤维-基体界面才能实现增韧和补强的双重功效[1,2]。
纤维-基体界面性能主要由基体性能、复合成型工艺及纤维表面状态决定，其中纤维表面状态对复合材料界面及最终性能有着较大的影响。
碳纤维表面状态包括表面化学状态与表面物理状态：表面化学状态决定纤维-基体化学界面的结合强弱；表面物理状态决定界面的物理结合强弱。
不同碳纤维具有特有的表面状态，从而形成不同状态的复合材料界面。
我国碳纤维工业由普及到提高的攻坚势在必行
贺福;孙微
【期刊名称】《高科技纤维与应用》
【年(卷),期】2011(036)004
【摘要】阐述指出,我国碳纤维工业目前处于历史发展最好时期,具体呈现出投资额度大、生产规模大、技术日臻完善、设备比较精良等特点;但同时,我国碳纤维性能品级大多为通用型,且品种单一,品质欠佳,碳纤维工业尚处新兴产业的普及阶段,亟需产业技术提升,研制多品种高性能的碳纤维已迫在眉睫。
并进一步指出有关攻坚的思路、方法和措施：生产优质低成本原料;提高装备技术水平,满足关键工艺需要;配套研发纺丝油剂、碳纤维表面上浆剂等辅剂;严格碳纤维品质监控等。
实现我国碳纤维工业由普及到提高的全面飞越。
【总页数】6页(P7-11,24)
【作者】贺福;孙微
【作者单位】中国科学院山西煤炭化学研究所,太原030001;中国科学院山西煤炭化学研究所,太原030001
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327.3
【相关文献】
1.先普及再提高——浅谈对我国汽车工业发展的看法 [J], 且小钢
2.碳纤维复合材料的应用现状及我国碳纤维工业的发展方向 [J], 李奇辉;刘向阳;房
晓斌
3.碳纤维工业发展态势与我国沥青基碳纤维现状 [J], 王太炎
4."攻坚克难"提高残疾儿童少年义务教育普及水平 [J], 牛生才; 卢义拉
5.我国碳纤维工业现状和碳纤维应用 [J], 金立国
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碳纤维对橡胶复合材料性能的影响武卫莉;哈博【摘要】用高性能的碳纤维(CF)作增强剂,橡胶作基相及偶联剂作为相容剂制备了CF/橡胶复合材料.用CF增强顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)4640、4045及4045M、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)和甲基乙烯基硅橡胶(MVQ),通过力学性能和热老化测试,确定CF适合增强的胶种及用量.用偶联剂作相容剂研究了偶联剂对橡胶和CF相容性的影响;通过红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)分析了CF和橡胶交联结构的相容性.结果表明,CR为基相,复合材料的力学性能最好;MVQ作基相,复合材料的热稳定性最好.获得最佳力学性能配方为:CR 100份,CF 12份,偶联剂KH550 2.5份,白炭黑20份,防老剂D1份,促进剂M1份,硬脂酸1份,硫黄1份,氧化锌8份.CF增强CR的最佳固化条件为:固化温度175℃,固化压力10MPa,固化时间30 min.通过SEM和IR 分析,进一步确定CF、KH550和CR的混合相容性最好.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2015(025)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】复合材料;橡胶;CR;CF;制备;力学性能【作者】武卫莉;哈博【作者单位】齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;黑龙江省高校聚合物复合改性重点实验室,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】TQ333;TQ342+.74橡胶具有极佳的回弹性、绝缘性、隔水性及耐屈挠性等特性，广泛用于轮胎、胶管、密封材料等领域[1]，但是普通橡胶因自身强度低，耐高温性能及耐磨性差而影响其使用寿命[2]。
橡胶中添加高性能纤维是改善性能的最佳途径[3]。
玻璃纤维和碳纤维(CF)都是最常选用的纤维，它们都是优良的增强材料，拉伸强度和弹性模量都很高并且具有耐老化和耐化学品腐蚀，性能优良，吸湿性小，吸水性小，耐热性好，热膨胀系数小等优点。
碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
碳纤维是一种轻质高强度的纤维材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。
树脂基体则起到粘结和保护纤维的作用。
CFRP因其高强度、高刚度、耐腐蚀和轻质的特点，被广泛应用于航空航天、运动器材、汽车和建筑等领域。
CFRP具有优异的力学性能。
碳纤维的强度和刚度远高于传统金属材料，因此CFRP的拉伸和弯曲强度也相对较高。
此外，碳纤维具有较低的线膨胀系数，使得CFRP具有优秀的尺寸稳定性和热稳定性。
另外，碳纤维还具有优异的疲劳性能，能够承受长期的使用和重复的载荷。
CFRP的轻质特性使之成为代替金属的理想材料。
相比于传统金属材料，CFRP的密度只有其一半左右，因此在重量要求较高的领域（如航空航天）具有非常大的优势。
在汽车行业中，使用CFRP可以降低车辆的整体重量，提高燃油效率和续航里程。
CFRP还具有良好的耐腐蚀性能。
相比于金属材料容易受到氧化和腐蚀的影响，CFRP不容易受到化学物质的侵蚀。
这使得CFRP在恶劣环境下可以更好地保持其性能稳定性。
然而，CFRP也存在一些不足之处。
首先，CFRP的成本相对较高，主要是由碳纤维的制备和树脂的浸润过程所导致的。
其次，CFRP容易受到挤压、冲击和断裂的影响，而且一旦损坏很难修复。
此外，CFRP的导电性较差，限制了其在一些领域的应用。
为了克服这些不足，研究者们正在不断研发改进CFRP的制备技术和性能。
近年来，采用3D打印、自组装和纳米复合等新技术制备CFRP的研究逐渐增多。
这些方法可以有效地降低CFRP的成本，提高其性能。
此外，通过在复合材料中引入导电纳米材料，可以使CFRP具有良好的导电性能，从而扩展其应用范围。
综上所述，碳纤维增强复合材料是一种具有高强度、高刚度、轻质和耐腐蚀性能的材料。
尽管CFRP存在一些不足，但随着技术的不断进步，相信CFRP在未来将有更广泛的应用前景。
第1章绪论1.1碳纤维增强树脂基复合材料的概述CFRP是以碳纤维为增强体，树脂为基体的复合材料，所选用的树脂基体主要分为两类：热固性树脂和热塑性树脂。
其中，热固性树脂由反应性的低分子量预聚体或者带有活性基团的高分子量聚合物组成，其在成型过程中，在固化剂或热作用下进行交联、缩聚，形成不熔不溶的交联体型结构，在复合材料中常采用的有环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及酚醛树脂等[15-17]；而热塑性树脂则由线型的高分子量聚合物组成，在一定条件下溶解熔融，只发生物理变化，常用的热塑性树脂基体有聚乙烯、尼龙、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等[18-20]。
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为新型材料，崛起于20世纪60年代中期，在众多先进复合材料中，CFRP在技术成熟度与应用范围方面的表现尤为突出。
与传统材料相比，CFRP 具有多种优异的性能，例如，(1)具有高的比强度和比模量，其密度为钢材的1/5，钛合金的1/3，比玻璃钢(GFRP)和铝合金还轻，使其比强度(强度/密度)是高强度钢、超硬铝、钛合金的4倍左右，玻璃钢的2倍左右，而比模量却是他们的3倍；(2)具有良好的耐疲劳性，如在静态下，CFRP循环105次且承受90%的极限强度应力时，才会被破坏，而钢材却只能承受极限强度的50%左右；(3)具有耐摩擦和抗摩擦性能，耐水性，耐蚀性；(4)同时还具有热膨胀系数小，导电性好等特点[21]。
碳纤维在碳纤维增强树脂基复合材料中起到增强作用，而其中树脂基体则使复合材料成型为一承载外力的整体，通过界面传递载荷于碳纤维，因此它对碳纤维复合材料的技术性能、成型工艺以及产品价格等都有直接的影响[22, 23]。
此外，碳纤维的复合方式也会对其复合材料的性能产生影响。
碳纤维按照制备时的需要，大致可分为两种类型：连续纤维和短纤维，其中，通常采用连续纤维增强的复合材料具有更好的机械性能，但由于其制造成本较高，并不适应于大规模的生产；而短纤维复合材料可采用与树脂基体相同的加工工艺，如模压成型、注射成型以及挤出成型等。
碳纤维增强复合材料
首先，碳纤维增强复合材料由碳纤维和树脂基体组成。
碳纤维
是一种高强度、高模量的纤维材料，具有优异的力学性能。
而树脂
基体则起到了粘合和保护碳纤维的作用。
常见的树脂基体包括环氧
树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
碳纤维和树脂基体经过复合工艺，可以形成具有优异性能的碳纤维增强复合材料。
其次，制备碳纤维增强复合材料的工艺包括预浸料成型、手工
层叠成型和自动化成型等。
其中，预浸料成型是一种常用的工艺方法，其过程是将碳纤维与树脂预浸料预先混合，然后通过模具成型、固化等工艺步骤，最终得到碳纤维增强复合材料制品。
另外，自动
化成型技术的发展也为碳纤维增强复合材料的大规模生产提供了可能。
碳纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度等优异性能。
其拉伸强度和弹性模量分别是钢的2-5倍和5-10倍，而密度却只有
钢的1/4。
因此，碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车、船舶等
领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，碳纤维增强复合材料被
用于制造飞机机身、机翼、尾翼等部件，可以减轻飞机重量，提高
燃油效率。
在汽车领域，碳纤维增强复合材料被用于制造车身、底
盘等部件，可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。
在船舶领域，碳纤维增强复合材料被用于制造船体、桅杆等部件，可以提高船舶的航行速度和耐久性。
综上所述，碳纤维增强复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着材料科学技术的不断发展，碳纤维增强复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
图2 柔性连接体柔性连接器安装弹线定位：根据设计图纸确定线槽走向，从始端至终端弹出线槽边缘线，并根据伸缩缝长度标记出螺栓孔位置。
螺栓孔钻孔：采用φ10钻头进行钻孔，并清理孔内灰层。
柔性连接器安装：橡胶片切割时，应沿凸起线切割，两侧长度应距离伸缩缝边缘不小于胶片边缘应超出扣压钢环片边缘不小于10mm，橡胶片与生产中代替了部分金属材料，成为提升国民经济与国防虽然国产碳纤维生产发展迅速，式中，Zij是表示横坐标为轴坐标，Nx、Ny为X轴和Y式中，τ界载荷，r是碳纤维半径；dF800-1（左）F800-2（中）F800-3（右）图1 CCF800碳纤维表面形貌图129中国设备工程 2023.05 （下）F800-1F800-2F800-3图2 CCF800三维形貌图与二维轮廓图进一步对试验数据进行分析计算，得到每组碳纤维样品表面粗糙度Ra，见表1。
可以发现，3种碳纤维表面平均粗糙度相差较大，CCF800-3碳纤维表面平均粗糙度最大，为30.32Ra/nm，这将有利于其在形成界面时产生的机械啮合作用；CCF800-2碳纤维表面平均粗糙度次之，为25.80Ra/nm；而CCF800-1具有最小的平均粗糙度，为21.10Ra/nm。
表1 碳纤维表面粗糙度碳纤维粗糙度（Ra/nm）CCF800-121.10±2.21CCF800-225.80±2.45CCF800-330.32±5.16从计算结果可以看出，碳纤维的表面粗糙度与在SEM、AFM中观测到的形貌具有较高的一致性，可以相互佐证。
另一方面，3种国产CCF800表面形貌的区别表现在沟槽数量与深浅两个方面。
通过对表面粗糙度的计算，实现了对碳纤维表面形貌进行定量分析。
3.3 单纤维/树脂微球复合材料微观界面性能实验结果在微脱粘实验树脂微球从纤维上剥落的过程中，可以得到单纤维/树脂微球复合材料体系的最大剥脱力F，并通过公式（2）进行计算，得到3种不同国产CCF800a.剥脱前（左）b.剥脱后（右）图3 树脂微球剥脱前后与纤维的结合形态表2 碳纤维增强树脂基复合材料的微观界面剪切强度碳纤维编号界面剪切强度离散系数τ/MPa CV/% CCF800-162.4711.40CCF800-265.1812.93CCF800-368.9812.37。
缺陷对碳纤维强度的影响
贺福;王润娥
【期刊名称】《航空材料学报》
【年(卷),期】1989(000)001
【摘要】碳纤维属于脆性材料,用扫描电子显微镜(SEM)可以直接观察到它的表面和内部缺陷。
这些缺陷不仅是控制强度的主要因素,而且也是强度分散性大的原因所在。
实验表明,碳纤维的直径愈小,强度愈高:测试长度愈短,强度愈高;密度愈大,强度愈高。
反之亦然。
本文用国产碳纤维实验证明,用Weibull参数m值可以表征碳纤维的性能。
具有高m值的碳纤维,脆性减小,柔性增加。
【总页数】1页(P23)
【作者】贺福;王润娥
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】V255
【相关文献】
1.碳纤维/环氧复合材料孔隙缺陷的工艺影响因素研究
2.高强度碳纤维增强复合材料层合板的钻削制孔过程及其缺陷形成分析
3.影响高强度钢疲劳强度的固有缺陷尺寸
4.焊接缺陷对疲劳强度的影响及缺陷容限标准的建立
5.切削参数对碳纤维复合材料制孔缺陷及孔壁质量影响研究
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贺福研究员的科研生涯吕春祥【期刊名称】《新型炭材料》【年(卷),期】2010(25)1【摘要】Professor Fu He was born in Jiaocheng County,Shanxi Province,China. He has been working in the Institute of Coal Chemistry,Chinese Academy of Sciences since graduation from Shanxi University in 1964. He had undertaken and completed many research projects as a principal or main investigator during R&D and industrialization studies in the field of carbon fibers for over forty years. He has authored four books,held twelve patents,and published 120 research papers. Two of his books,"The preparation,properties and applications of carbon fibers" and "Carbon fibers and the techniques for application" have been recognized as classic textbooks by many researchers in the field of carbon fibers in China. A total of fifteen scientific achievements have been developed by him,five of which have been applied in the industrialization of carbon fibers. He received the State Council Special Allowance in 1992,and was awarded the National Young and Middle-aged Experts with Outstanding Contribution Award in 1988,the Excellent Graduate Supervisor of Chinese Academy of Sciences in 1998,the Second-Class Merit by the Labor Emulation Committee of Shanxi Province in 1999,and the Distinguished Achievement Award on Carbon Materials in 2009.【总页数】2页(P79-80)【作者】吕春祥【作者单位】碳纤维制备技术国家工程实验室,中国科学院炭材料重点实验室,中国科学院山西煤炭化学研究所,山西,太原,030001【正文语种】中文【中图分类】G31【相关文献】1.国外科普让公众共享人类智慧结晶——访中国科学技术信息研究所研究员武夷山和助理研究员佟贺丰 [J], 邓爱华2.第五届中国蛋白质组学大会暨首届粤港蛋白质组学学术交流会在广东省广州市召开（贺福初院士当选专业委员会主任，钱小红研究员当选专业委员会秘书长） [J],3.政府推动科研先导全员参与——河北省中小学心理健康教育有关负责人访谈构建省、市、县（区）三级心理健康教育运行机制——河北省教育科学研究所贺银瑞副研究员答记者问 [J],4.问道岩石——中国科学院院士张宏福的地质科研生涯 [J], 王军5.我国著名碳纤维专家贺福研究员逝世 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
贺福研究员的科研生涯吕春祥【期刊名称】《新型炭材料》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】2页(P79-80)【作者】吕春祥【作者单位】碳纤维制备技术国家工程实验室,中国科学院炭材料重点实验室,中国科学院山西煤炭化学研究所,山西,太原,030001【正文语种】中文【中图分类】G31贺福研究员 1939年生于山西交城县贺家寨村,1964年毕业于山西大学化学系,分配到中国科学院山西煤炭化学研究所工作至今。
从 1973年开始从事炭纤维研究工作,获各级科研奖励 10项,获得专利 12项,发表论文 120余篇,取得研究成果 15项,其中5项应用于炭纤维产业。
贺福研究员 1988年获得国家“有突出贡献中青年专家”荣誉,1992年享受国务院特殊津贴,1998年被中国科学院授予优秀研究生导师,1999年获得山西省劳动竞赛委员会二等功,2009年在第九届全国新型炭材料学术研讨会上荣获第六届“中国炭材料杰出成就奖”。
贺福研究员在 40多年漫长的科研生涯中,先后主持和承担了国家、中国科学院和山西省的重大项目多项,参加了从实验室小试到工程化放大、直至产业化的炭纤维研制的全过程,将毕身精力服务于我国的炭纤维事业,见证了我国炭纤维事业的发展历程。
上世纪六七十年代,贺福研究员参加了我国第一条聚丙烯腈基炭纤维氧化、炭化中试生产线的建设。
在基本无借鉴资料的情况下,贺福研究员与其团队其他同志一道奋力攻关,注重炭纤维的结构剖析以指导工艺改进,突破了系列关键技术,为国家武器型号的研发和生产提供了急需的炭纤维产品。
该中试生产线采用了中国科学院山西煤炭化学研究所发明的第一代氧化炉,即 100束 1k纤维在氧化炉中走“S”形,克服了直线运行模式的弊端,为以后设计和制造多次往复运行预氧化炉提供了宝贵的技术基础。
该中试线建成后根据国家安排由中国科学院山西煤炭化学研究所整体搬迁到辽源,一直稳定生产至80年代中期。
该成果1976年通过三委一办(国家科委、国家计委、国防科工委和国防工办)的鉴定与验收。
