国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要
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碳纤维及其复合材料产业调研报告一、引言碳纤维是一种轻质、高强度、高模量的先进材料,具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点,被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、建筑和体育用品等领域。
本报告将对碳纤维及其复合材料产业进行调研。
二、碳纤维产业的发展概况目前,全球碳纤维产业正处于快速发展阶段。
碳纤维的需求主要来自航空航天、汽车和体育用品等行业。
据统计,2024年全球碳纤维产量达到13.8万吨,预计到2025年将增至30万吨。
中国是全球最大的碳纤维生产国家,占据了全球碳纤维市场的40%份额。
三、碳纤维及其复合材料的应用1.航空航天领域航空航天领域是碳纤维应用的主要领域之一、碳纤维材料具有轻质、高强度、高模量等特点,可以显著减轻飞机、火箭等航空器的自重,提高飞行性能。
目前,碳纤维复合材料已经广泛应用于飞机机身、翼面、梁柱等部件的制造中。
2.汽车行业汽车行业是碳纤维及其复合材料的重要应用领域。
碳纤维材料具有高强度、高刚度、低密度等优势,可以用于制造汽车车身、车顶、底盘等零部件,减轻车辆自重,提高燃油经济性和安全性能。
3.建筑行业4.体育用品碳纤维材料还广泛应用于体育用品制造领域。
碳纤维材料具有轻质、高强度的特点,可以用于制造高尔夫球杆、自行车车架、网球拍等体育用品,提高产品的性能和使用寿命。
四、碳纤维产业面临的挑战和机遇1.挑战碳纤维的生产成本较高,主要原因是碳纤维前驱体的生产技术难度较大。
此外,碳纤维的回收和再利用技术还不够成熟,限制了碳纤维产业的可持续发展。
2.机遇随着全球对能源和环境问题的关注度提高,碳纤维及其复合材料在节能减排方面具有广阔的市场前景。
随着技术的不断进步,碳纤维的生产成本将会降低,进一步推动碳纤维产业的发展。
五、结论碳纤维及其复合材料产业在全球范围内呈现快速发展态势,并在航空航天、汽车、建筑和体育用品等领域获得广泛应用。
然而,碳纤维产业仍面临着生产成本高、回收利用问题等挑战。
未来,随着技术的进步和环境意识的增强,碳纤维产业有望迎来更大的发展机遇。
2024年碳纤维复合材料市场分析报告摘要本文对碳纤维复合材料市场进行了综合分析。
首先介绍了碳纤维和复合材料的概念,并探讨了其在各个行业中的应用。
然后,对碳纤维复合材料市场规模、发展趋势、竞争格局等方面进行了详细分析。
最后,结合相关数据和案例,提出了碳纤维复合材料市场的展望和发展建议。
1. 碳纤维复合材料概述碳纤维是一种由纤维束组成的高强度、高弹性的材料。
复合材料由纤维增强材料和基体材料组成,具有轻质、高强度和抗腐蚀等特点。
碳纤维复合材料结合了碳纤维和复合材料的优势,被广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等领域。
2. 碳纤维复合材料市场规模和发展趋势根据市场调研数据,碳纤维复合材料市场在过去几年里保持了稳定增长的态势。
在汽车行业,碳纤维复合材料的应用不断扩大,以减轻车身重量、提高安全性能为主要目标。
航空航天领域也对碳纤维复合材料的需求增长迅猛,以提升飞机性能和降低能耗为主要驱动力。
此外,体育器材、建筑材料等领域对碳纤维复合材料的需求也在逐渐增加。
3. 碳纤维复合材料市场竞争格局目前,碳纤维复合材料市场竞争激烈,主要厂商包括国内外的知名企业和一些新兴企业。
国外企业凭借技术优势、品牌影响力和渠道优势占据市场领导地位,但国内企业在技术研发和生产能力方面逐渐迎头赶上。
未来,碳纤维复合材料市场竞争将更加激烈,企业需要加强创新能力、提高产品质量、拓宽销售渠道。
4. 碳纤维复合材料市场的机遇和挑战碳纤维复合材料市场面临着机遇和挑战。
一方面,随着环保意识的提高和技术的进步,碳纤维复合材料在各个行业中的应用前景巨大。
另一方面,碳纤维复合材料的高成本和生产工艺的限制是市场发展的主要制约因素。
因此,企业需要不断创新,提高生产效率,降低成本,以应对市场挑战。
5. 碳纤维复合材料市场展望和发展建议从市场展望来看,碳纤维复合材料市场具有较高的增长潜力。
未来,汽车工业、航空航天工业和新能源领域将成为碳纤维复合材料的主要应用领域。
碳纤维复合材料加工技术的研究与应用随着科技的不断发展,复合材料逐渐成为了许多行业不可或缺的技术之一。
碳纤维复合材料作为其中的一种材料,因其高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能,已经被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
而碳纤维复合材料实际上是由树脂或金属等基础材料与碳纤维等增强材料相互结合而成的,加工和制造时需要高超的技术和技能。
因此,本文将探讨碳纤维复合材料的加工技术及其应用现状。
一、碳纤维复合材料加工技术1. 碳纤维制备技术:从最基础的碳纤维开始,碳纤维的制备工艺是很关键的工艺之一。
常用的制备技术包括纺丝、气相沉积、化学气相沉积等方法。
其中,气相沉积可以制备出高质量、高性能的碳纤维。
2. 树脂基础材料:树脂是复合材料的基础材料之一,树脂的种类和性能对复合材料的性能有着至关重要的影响。
应根据复合材料的应用环境来选择合适的树脂。
3. 复合材料的成型工艺:成型是复合材料加工的重要环节。
常见的成型工艺有手层叠、自动化生产线、热成型等。
这些成型工艺需要工人进行操作,并具备高超的技能和技术。
4. 碳纤维和树脂的配比以及处理方法:碳纤维和树脂的配比对复合材料的性能影响很大,因此需要合理的设计。
同时,对于树脂的固化处理也需要进行精准的调控,以达到最佳的固化效果。
5. 后续处理:复合材料的后续处理可以提高其性能和耐用度。
常见的处理方法有表面处理、机械加工、辅助材料添加等。
二、碳纤维复合材料的应用现状1. 航空航天:碳纤维复合材料因其轻质高强的特性在航空航天领域的应用较为广泛。
例如,Boeing787飞机机身和翅膀的超过50%使用了碳纤维复合材料。
2. 汽车制造:碳纤维复合材料的性能优越,在汽车制造领域应用日益广泛。
复合材料的重量轻,安全性好,能有效提高汽车的燃油效率。
3. 体育器材:碳纤维复合材料在体育器材的制造中也有着重要的应用。
例如,高尔夫球杆、便携式篮球架等都可以使用碳纤维复合材料制造,提高其性能和可持续性。
碳纤维复合材料发展现状
碳纤维复合材料是一种高性能材料,具有轻质、高强度、刚性好、耐疲劳等优点,因此在航空航天、汽车、体育器材等领域有广泛的应用。
现在,我将介绍碳纤维复合材料的发展现状。
碳纤维复合材料的发展可追溯到20世纪60年代。
当时,碳纤维的生产技术还不成熟,材料的成本相对较高,限制了其广泛应用。
然而,随着科技的进步和工艺的改进,碳纤维复合材料逐渐成为替代传统金属材料的重要选择。
在航空航天领域,碳纤维复合材料用于飞机机身、机翼和推进系统等部件的制造。
与传统的铝合金相比,碳纤维复合材料具备更高的强度和刚性,能够减轻飞机结构的重量,提高燃油效率和飞行性能。
在汽车领域,碳纤维复合材料被广泛应用于车身和底盘等部件的制造。
这些材料的轻量化特性可以减少车辆的整体重量,降低燃油消耗,并提高车辆的安全性能。
此外,碳纤维复合材料还应用于体育器材制造,如高尔夫球杆、网球拍和自行车等。
这些器材利用碳纤维材料的高强度和轻质特性,提高运动员的表现水平。
目前,碳纤维复合材料的发展仍面临一些挑战。
首先,生产工艺的成本仍然较高,限制了该材料的大规模应用。
其次,碳纤维复合材料的回收和再利用仍面临技术难题。
此外,碳纤维复合材料的性能与稳定性也需要进一步提升,以满足更高的要求。
虽然面临一些挑战,碳纤维复合材料的发展前景依然广阔。
随着科技的不断进步和需求的增长,预计碳纤维复合材料将在未来得到更广泛的应用,为各行各业带来更多创新和发展机遇。
碳纤维复合材料市场调研报告1. 简介本文档是针对碳纤维复合材料市场进行的调研报告。
本报告旨在分析碳纤维复合材料市场的现状、发展趋势和前景,并提供相关数据和分析,供读者参考。
2. 市场概况2.1 市场定义碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料,具有优异的强度和轻量化特性。
它在航空航天、汽车、船舶、体育用品等领域有广泛的应用。
2.2 市场规模根据市场调研数据显示,碳纤维复合材料市场在过去几年稳步增长。
预计未来几年,碳纤维复合材料市场将继续保持良好的增长势头。
2.3 市场驱动因素碳纤维复合材料市场的增长主要受以下几个因素推动:•轻量化需求的增加:碳纤维复合材料具有轻量化的特性,能够减轻产品重量,提高产品性能。
•新兴应用领域的涌现:随着新兴行业的不断涌现,如新能源汽车、无人机等领域对碳纤维复合材料的需求也在不断增加。
•技术进步的推动:碳纤维复合材料的制造技术不断进步,提高了产品的性能和质量,进一步推动了市场的发展。
•环境保护要求的提高:碳纤维复合材料具有可回收性、耐腐蚀性等特点,符合环境保护要求,因此在一些领域得到了广泛应用。
3. 市场分析3.1 市场细分根据应用领域的不同,碳纤维复合材料市场可以分为以下几个细分市场:•航空航天市场:碳纤维复合材料在航空航天领域有广泛应用,用于制造飞机、导弹、卫星等产品。
•汽车市场:碳纤维复合材料在汽车领域主要用于制造车身和零部件,能够减轻汽车重量、提高燃油效率并提供更好的安全性能。
•体育用品市场:碳纤维复合材料在体育用品领域被广泛运用,如高尔夫球杆、网球拍、自行车等。
•其他市场:碳纤维复合材料还可以用于制造船舶、建筑材料、电子产品等领域。
3.2 市场竞争格局目前,碳纤维复合材料市场竞争激烈,主要厂商包括国内外的大型企业和中小型企业。
在技术水平、产品质量、产能等方面存在一定差距。
3.3 市场前景随着技术的进步和应用领域的不断拓展,碳纤维复合材料市场有望继续保持良好的增长势头。
国内外碳纤维生产现状及发展趋势碳纤维, 国内外, 趋势, 生产, 发展碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。
碳纤维具有十分优异的力学性能,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维,特别是在2000℃以上的高温惰性环境中,碳材料是唯一强度不下降的物质,是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。
除了优异的力学性能外,碳纤维还兼具其他多种优良性能,如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高,非磁体但有电磁屏蔽性等。
作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料,已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。
因此,碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。
碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面,发挥着非常重要的作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义,对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。
我国自20世纪60年代开始碳纤维研究开发至今已有近40年的历史,但进展缓慢,同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁,至今没能实现大规模工业化生产,工业及民用领域的需求长期依赖进口,严重影响了我国高技术的发展,尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展,与我国的经济社会发展进程极不相称。
所以,研制生产高性能、高质量的碳纤维,以满足军工和民用产品的需求,扭转大量进口的局面,是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
1生产方法目前,工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。
从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展;由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展,成为当今碳纤维工业生产的主流。
碳纤维复合材料的研究进展碳纤维复合材料是一种被广泛应用于各行各业的轻质高强材料,它由碳纤维和树脂基质组成,具有优良的力学性能、抗腐蚀性能和耐高温性能。
目前,全球对于碳纤维复合材料的研发和应用越来越重视,本文将从碳纤维复合材料的制备、性能、应用等方面进行阐述。
一、碳纤维复合材料的制备技术碳纤维复合材料制备的关键在于纤维的制备和树脂基质的浸渍,制备工艺不同会对碳纤维复合材料的力学性能和耐久性产生重要的影响。
目前有几种主要的制备方法。
1.手工叠层法手工叠层法是较早期的制备方法,该方法的思想是将预先裁剪好的碳纤维布按照预定的角度和层数粘合在一起,在采用硬化树脂或热固性树脂浸渍后进行热处理。
该方法可达到良好的力学性能,但受操作者技术水平的影响较大,生产效率较低。
2.压缩成型法压缩成型法的原理是将碳纤维和树脂复合材料放入并图,通过多次压实使树脂在碳纤维的间隙中均匀分布。
该方法制备的复合材料力学性能优良,但需要大量的人工操作时间和人工费用。
3.树脂浸渍型碳纤维复合材料树脂浸渍型碳纤维复合材料制备的关键技术是浸渍技术,该方法通过机械泵将树脂注入碳纤维预制件的孔隙中,树脂的浸渍效果可以通过控制注入时间和流量来实现。
该方法制备的复合材料性能稳定,生产效率高,应用广泛。
二、碳纤维复合材料的性能碳纤维复合材料具有以下显著的优势:1.轻质高强该材料的密度约为金属的一半,但强度却是普通金属材料的3倍以上。
在敏感应用领域和高性能车辆的制造中得到广泛应用。
2.抗腐蚀性能碳纤维复合材料在常温下不易受到腐蚀,其阻塞和电绝缘性能远优于金属材料。
在海洋、化工、电力等领域具有广泛应用。
3.耐高温性能碳纤维复合材料的耐高温性能极强,能够耐受高温热气流和火苗灼烧。
在航空航天和火箭制造领域得到广泛应用。
三、碳纤维复合材料的应用1.航空航天碳纤维复合材料因其轻质高强的特点,可以用于飞机和宇宙航行器燃料储罐、机身、涡轮及叶片、导弹等部件。
在现代航空发展中起到了重要作用。
碳纤维及其复合材料研究进展碳纤维是一种由碳元素组成的纤维,具有轻质、高强度、高模量、耐热性好等特点。
由于这些优异的物理性能,碳纤维及其复合材料在航空航天、能源、汽车、体育用品等领域具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍碳纤维及其复合材料的研究进展。
首先,碳纤维的制备方法有多种,主要包括丙烯腈纤维氧化炭化法、煤焦沥青纤维炭化法、杆状晶体炭化法等。
其中,丙烯腈纤维氧化炭化法是最为常用的制备方法。
通过在丙烯腈纤维中引入初始结构较好的配位剂,可以获得较高质量的碳纤维。
此外,炭化条件的优化也对获得高质量的碳纤维起到重要作用。
其次,碳纤维及其复合材料的增强机制是其性能优异的关键。
目前,研究者们主要通过改变碳纤维的结构,提高其结晶度和取向度来增强其性能。
例如,采用表面改性技术可以增加碳纤维的表面官能团含量,改善其与基体材料的相容性;通过加入纳米颗粒等增强材料可以提高复合材料的力学性能。
此外,研究者们还研究了碳纤维增强复合材料的桥接效应、界面相容性、层间结构等关键问题,以改善其综合性能。
另外,碳纤维及其复合材料的应用领域日益扩大。
例如,在航空航天领域,碳纤维复合材料可以用于制造飞机机身、航天器太阳板等部件,以减轻重量、提高燃油效率;在能源领域,碳纤维复合材料可以用于制造风力发电叶片、太阳能电池等设备,以提高能源利用效率;在汽车领域,碳纤维复合材料可以用于制造车身构件、制动系统等部件,以提高车辆的性能和安全性。
此外,碳纤维复合材料还广泛应用于体育用品领域,如高尔夫球杆、网球拍等。
最后,碳纤维及其复合材料的发展方向是实现大规模生产和降低成本。
目前,碳纤维及其复合材料的生产仍然存在成本过高的问题,限制了其在一些领域的广泛应用。
因此,研究者们正在致力于降低碳纤维的制备成本和复合材料的生产成本,并通过提高生产效率、优化材料设计等手段实现大规模生产。
总之,碳纤维及其复合材料在多个领域都有广泛的应用前景。
随着研究者对碳纤维及其复合材料的深入研究,相信将会有更多的创新和突破,推动其在各个领域的应用进一步拓展。
浅析碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势上伟碳纤维复合材料有限公司 224000摘要:本文通过阐述碳纤维复合材料在成型工艺应用方面的现状,希望能够通过对加工工艺的重点考量,分析碳纤维复合材料在不同领域的作用。
包括航空航天、汽车、风电、体育休闲等等,从而研究其未来的发展趋势,也给相关从业者提供一定的帮助。
关键词:碳纤维复合材料;应用现状;发展趋势一、碳纤维复合材料的分类碳纤维指的是95%以上的含碳量且具备高强度、高模量的一种特种纤维材料,它通过复合材料的加工而形成。
碳纤维复合材料通常以碳纤维、金属、陶瓷等等进行融合与反复加工,成为符合功能要求的结构性材料。
碳纤维复合材料相较于金属材料,具备着耐腐蚀、耐高温、便于设计等等诸多优点。
按基体的不同,可以将碳纤维复合材料分为树脂基复合材料、碳复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、橡胶基复合材料等等。
碳纤维复合材料在全世界范围之内拥有着广泛的材料消费市场,总占比约为80%,可见碳纤维复合材料已经成为了材料市场当中的主流消费材料。
本文主要介绍碳纤维复合材料的成型工艺以及具体使用情况。
二、树脂基复合材料(CFRP)成型工艺CFRP拥有着许多的成型技术,近些年来,预成型件成型技术通过采用综合成型形式,减少使用的零件,也能够一定程度的降低成型的成本,已经得到了广泛的应用。
它避免分层剥离技术的应用难点,在航空飞机结构构造、汽车的构件制备等方面得到充分利用。
2.1模压成型工艺模压成型是一种非常传统的工艺形式,它是由普通的塑料制品模压成型逐渐转化而来。
在加工的过程当中,通过将碳纤维预浸料置于上下模之间,从而利用专业的设备进行加工过程。
将模具放置在液压成型台上,在高温高压的作用之下,让树脂材料产生固化反应,得到最终的制品。
这种工艺加工形式具备着制件质量优、技术处理高效的优势,而且它能够在尺寸精度方面得到较高控制,且加工形式不易受周围环境的影响。
但是其总体的投入成本较高,也容易受到机械设备的限制,拥有着前期模具制造复杂的缺点[1]。
碳纤维复合材料项目可行性研究报告一、项目概述碳纤维复合材料是一种具有高强度、轻质、高刚性和抗腐蚀等特点的新型材料。
它在航空航天、汽车制造、体育器材等领域有着广泛的应用前景。
本报告旨在对碳纤维复合材料项目的可行性进行研究,为决策者提供可行性建议。
二、市场分析1.市场前景:碳纤维复合材料市场前景广阔,各行业对其需求逐渐增加。
据市场调研数据显示,碳纤维复合材料市场规模预计将在未来几年内保持稳定增长。
2.竞争分析:目前碳纤维复合材料市场存在一些竞争对手,包括国内外的大型企业以及一些小型企业。
然而,由于该行业技术门槛较高,大多数企业仍处于起步阶段,竞争程度相对较低。
3.发展趋势:碳纤维复合材料市场的发展趋势主要包括技术不断创新、产品多样化和应用领域的拓展。
随着科技的不断进步,碳纤维复合材料的性能将得到进一步提升,有望在更多领域得到广泛应用。
三、技术分析1.原材料供应:碳纤维复合材料的主要原材料为碳纤维和树脂。
目前市场上有许多供应商可以提供稳定的原材料供应,因此原材料供应问题不是该项目的主要风险。
2.生产工艺:碳纤维复合材料的生产工艺相对复杂,需要经过成型、固化和后处理等多个环节。
项目应该注重技术研发和工艺改进,提高生产效率和产品质量。
四、经济分析1.投资规模:碳纤维复合材料项目的投资规模相对较大,包括设备购置、厂房建设、人员培训等方面。
预计项目初期需要投资约1000万元。
2.成本分析:碳纤维复合材料项目的主要成本包括原材料成本、人工成本、运营成本和管理成本等。
项目应注意控制成本,提高生产效率和经济效益。
3.收益分析:碳纤维复合材料市场需求旺盛,项目的销售收益有望稳步增长。
根据市场预测数据和成本计算,预计项目可实现年销售收入5000万元以上。
五、风险分析1.市场风险:碳纤维复合材料市场需求存在一定的不确定性,可能会受到宏观经济环境的影响。
项目需谨慎评估市场风险。
2.技术风险:碳纤维复合材料的生产工艺相对复杂,技术难度较大。
碳纤维的发展及其应用现状一、本文概述随着全球科技和工业的飞速发展,碳纤维作为一种高性能的新型材料,正逐渐在各个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面概述碳纤维的发展历程,深入剖析其独特的物理和化学性质,以及探讨碳纤维在当前社会各个领域的实际应用现状。
我们将从碳纤维的基本概念、生产工艺、性能特点等方面入手,逐步展开对碳纤维的深入研究。
结合具体的应用案例,我们将对碳纤维在航空航天、汽车制造、体育器材、新能源等领域的应用进行深入剖析,以期为读者提供一个全面、深入、系统的碳纤维知识体系。
二、碳纤维的制造技术碳纤维的制造是一项复杂且精细的工艺,其核心技术主要包括原丝制备、预氧化、碳化及石墨化等步骤。
这些步骤的精细控制对最终碳纤维的性能起着决定性的作用。
原丝制备是碳纤维生产的第一步,也是关键的一步。
原丝的质量直接决定了碳纤维的性能。
目前,常用的原丝主要有聚丙烯腈(PAN)基原丝和沥青基原丝。
其中,PAN基原丝由于其优良的化学稳定性和热稳定性,以及相对容易进行纺丝加工,因此在碳纤维生产中占据主导地位。
制备PAN基原丝的过程中,需要严格控制聚合度、分子量分布以及纺丝条件等参数,以保证原丝的质量和稳定性。
预氧化是将PAN基原丝在空气或含氧气氛中加热至200-300℃,使其分子链中的氰基(-CN)部分氧化为羧基(-COOH)和酰胺基(-CONH-),形成稳定的梯形结构。
这一步的目的是为了增强原丝的耐热性和抗氧化性,为后续的碳化过程做好准备。
预氧化的温度和时间对碳纤维的结构和性能有着重要影响,需要精确控制。
碳化是将预氧化后的纤维在高温惰性气氛(如氮气或氩气)中进一步加热,使其中的非碳元素(如氢、氧、氮等)以气体的形式逸出,同时使碳原子重新排列形成石墨微晶结构。
碳化的温度一般在1000-1500℃之间,是碳纤维制造过程中最为关键的一步。
碳化的温度、气氛、时间等参数对碳纤维的结晶度、石墨化程度以及力学性能有着决定性影响。
碳纤维复合材料应用研究报告摘要:碳纤维复合材料是一种具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀等特点的先进材料。
本文通过对碳纤维复合材料的研究和应用进行综述,详细介绍了碳纤维复合材料在航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域的应用情况,并对其未来的发展进行了展望。
引言:碳纤维复合材料是指将碳纤维与树脂、金属等载体复合而成的新型复合材料。
由于其具有高比强度、高比刚度、低比重、耐腐蚀等特点,使其得到了广泛的应用。
一、碳纤维复合材料在航空航天领域的应用1.1碳纤维复合材料在飞机结构中的应用由于碳纤维复合材料具有轻量化的特点,可以有效减轻飞机的重量,在提高飞机综合性能的同时还能减少燃油消耗。
因此,碳纤维复合材料被广泛应用于飞机的机身结构、机翼和尾翼等部件中。
1.2碳纤维复合材料在航天器结构中的应用二、碳纤维复合材料在汽车领域的应用2.1碳纤维复合材料在汽车车身中的应用汽车行业对于轻量化的要求越来越高,而碳纤维复合材料正是实现轻量化的理想选择。
碳纤维复合材料可以减轻车身重量,提高汽车的燃油经济性,并且具有较强的抗冲击性能和安全性能。
2.2碳纤维复合材料在汽车悬挂系统中的应用汽车悬挂系统的重量直接影响着汽车的操控性和行驶稳定性。
采用碳纤维复合材料制造悬挂系统可以降低悬挂系统的重量,提高汽车的操控性能和行驶稳定性。
三、碳纤维复合材料在建筑领域的应用3.1碳纤维复合材料在建筑结构中的应用3.2碳纤维复合材料在建筑装饰中的应用由于碳纤维复合材料具有很高的强度和刚度,可以用于制作建筑装饰中的墙板、地板等部件,使建筑物更加美观、耐用。
四、碳纤维复合材料在体育器材领域的应用展望:碳纤维复合材料具有广阔的应用前景。
随着科技的进步和碳纤维复合材料制造技术的发展,其应用领域将会越来越广泛。
同时,随着碳纤维复合材料的不断成熟和降低成本,其在各个领域的应用会越来越普及。
结论:碳纤维复合材料作为一种先进材料,具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀等特点,在航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域得到了广泛的应用。
碳纤维及其复合材料发展现状摘要:当今国际复合材料产业规模不断扩大,未来五年,来自高端企业的先进复合材料将以每年5%的速度增长。
因此,随着民营和汽车行业的快速发展,全球高碳地区的年需求增长可达10%,亚太地区的增长将继续加速。
在我国的碳纤维生产线上,碳纤维设备将比碳纤维复合材料更快被进口产品取代。
碳纤维复合材料在海洋工程、航空航天、汽车等领域具有良好的应用前景,但随着碳纤维复合材料的价格不断下降,碳纤维复合材料的应用会越来越多。
本文介绍了我国碳纤维及其复合材料的发展现状和应用。
关键词:碳纤维;复合材料;现状;应用引言随着我国整个经济的快速发展,现阶段碳纤维制造技术也在不断创新和完善,目前该领域发展稳定,有可能以更低的成本生产出更高质量的碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料具有高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀等特点,并具有许多物理和化学优点,因此在我国广泛应用于各行业的生产和制备领域。
本文以碳纤维复合材料为研究课题,分析了碳纤维复合材料的性能,探索了碳纤维复合材料的应用路径。
1.碳纤维复合材料的性能由于碳纤维是一种以碳元素为主要成分的特殊纤维,采用含碳量高的人造化学纤维制成,经热稳定氧化处理、碳化处理、石墨化处理,使其在热处理过程中不会熔化,碳含量取决于类型,通常大于90%。
碳纤维具有一般碳材料的耐热性、耐磨性、导电性、导热性、耐腐蚀性等特性,但与一般碳材料不同,在形状、柔软性、加工性、沿纤维轴的高强度等方面表现出显着的各向异性,而且碳纤维比重小。
1.1 碳纤维的化学性质碳纤维是一种纤维状碳材料。
众所周知,碳材料是化学稳定性优异的材料之一,这是人类历史上最早发现的碳材料特征之一。
除强氧化性酸等特殊物质外,在室温和近压下几乎呈化学惰性。
即使碳纤维在低于室温250℃的环境下使用时,很难观察到碳纤维的化学变化。
据有关资料显示,在碳材料的化学特征中,在低于250℃的环境中,碳材料没有明显的氧化,也没有形成碳化物和层间化合物。
--]诺贝尔学术资源网->材料资源->《转》国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向[打印本页]登录->注册->回复主题->发表主题romanceliu2008-01-15 17:37查看完整版本: [-- 《转》国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向一.国外情况1996年世界碳纤维生产能力15000t,实际产量约10000t左右,其中日本约占60%。
日本有三家大公司从事碳纤维的生产、研究和开发,东丽公司、东邦人造丝公司和三菱人造丝公司是世界著名的碳纤维生产企业,它们都在积极扩展碳纤维生产,继续加强其在世界市场上的主导地位,并纷纷实现从原丝到下游复合材料一体化的配套生产体制,碳纤维及其下游产品己成为这些公司的支柱产业和新的经济增长点。
随着航空航天飞行器各项性能的不断提高,对结构件用材料的性能要求也越来越高。
今后日本先进复合材料的发展方向是:在增强材料方面,进一步提高碳纤维的强度和模量,降低成本;在树脂基体方面,主要提高树脂的冲击后压缩强度和耐湿热性;在复合材料成型技术方面,进一步实现整体成型技术、固化监控、自动化技术及三维复合材料技术,从而同时提高复合材料性能降低制造成本。
美国是碳纤维生产大国,更是消费大国,世界碳纤维40%以上的市场在美国。
美国199 6年碳纤维生产能力约为4500t,其中卓尔泰克(ZOLT E K公司1997年在美国德克萨斯州的亚平伦城和匈亚利的布达佩斯附近建了5条碳纤维生产线,1997年的总生产能力达3000t左右,一跃成为世界上生产碳纤维的最大集团之一。
它的产品有许多特色,最主要是低成本、低价格、大丝束、采用纺织用的丙烯酸原丝和开发工业级碳纤维等。
该公司生产的碳纤维价格已降至17.64$/kg,而日本东丽同类产品大约30$/kg。
在应用方面,美国摩里逊(Morison公司为达纳(Dcna公司生产汽车传动轴,供通用汽车公司用;采用碳纤维复合材料可使原来由两件合并成一个传动轴简化成单件,与钢材料相比,可减重60%。
美国斯道顿复合材料公司(Stoug hton开发碳纤维复合材料集装箱,重量轻、耐磨,在碳纤维价格降至17.6$/kg 时,此集装箱的价格可与金属集装箱竞争。
目前,美国正在开发碳纤维复合材料的五大新市场,即清洁能源车辆、土木建筑工程、近海油田勘探和生产、风力发电机大型叶片、高尔夫球杆和球拍。
这是推动美国和世界碳纤维复合材料大发展的动力。
随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的下降,在增强木材、机械和电器零部件、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用必将迅速扩大。
除日美之外,德国、英国和韩国也具有一定碳纤维复合材料生产能力。
据预测,今后十年世界碳纤维及复合材料需求量将稳定高速增长。
国外碳纤维及复合材料业已步入良性循环,而我国目前尚不具备国际竞争能力。
我国当前及今后一个时期内最大的市场在体育用品方面。
我国碳纤维及其复合材料业存在的几个问题为:原丝质量差、生产规模小、质量低、价格高、应用基础研究薄弱等。
二.国内情况1.转自泰州市科协《科技快讯》总第110期:碳纤维取代钢筋钢筋是混凝土不可缺少的材料,现在日本科学家开发出利用碳纤维取代钢筋制作钢筋混凝土的技术。
根据这项新技术,先将1.2万根直径约7微米的碳纤维困在一起,制成30根碳纤维绳,然后呈螺旋状在骨架上缠绕碳纤维绳,只在连接处用树脂固定起来。
整个工作由机器人按输入的设计完成。
连接处以外的碳纤维可以折叠,便于运输和保管。
在施工现场,先将碳纤维绳拉直,使之恢复原状,然后浇注混凝土。
但要注意的是如处理不当,就有可能损伤碳纤维。
碳纤维的强度大,相当于钢筋的10倍,其重量大约为钢筋的1/4,但弱点是与混凝土的附着性差。
于是科学家们改变了碳纤维结构,使之能够很好地与混凝土附着在一起。
作为混凝土的骨架材料的棒状碳纤维价格比钢筋贵,但采用这项新技术,可以减少利用树脂和电焊的工作量,因此可以降低成本。
2.转自南方纺织网:国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程开工来自中国华源集团的消息说,由华源主投资的国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程日前正式开工。
这项工程由中国华源集团与安徽蚌埠灯芯绒集团共同投资建设,华源占90%的股份。
工程位于蚌埠市高新技术开发区,占地197亩,其中一期工程为年产200吨聚丙烯腈基碳纤维及500吨原丝项目,总投资2.2亿元,全套装置和技术从国外引进,由英国艾麦克(A MEC公司总承包,预计2005年初建成投产。
据悉,碳纤维是国际上20世纪70年代发展起来的高性能材料,具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、稳定性强等特点,既可作为结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用。
鉴于此,碳纤维广泛应用于航空航天、现代国防、汽车制造、特种机械、新型建材、体育设施等领域,前景广阔。
目前,我国对碳纤维的研究还停留在小试、中试阶段。
华源这一项目的建设成功将填补我国碳纤维及原丝工业化生产的空白。
3.中国塑料机械网:聚丙烯腈基碳纤维前景喜人目前,世界PAN基碳纤维约占各种碳纤维材料的80%以上,其中PAN基小丝束碳纤维的世界总需求约为10000t/a强。
东丽、东邦和三菱人造丝三家公司提供了70%以上的需求,而它们三者的总产能占了世界中产能的78%,其余由美国hexcel、英美的bp amoco和中国台湾的台塑三家分担。
在1998年底,世界小丝束PAN基碳纤维的生产能力为1875t/a,到1999年底增加为2055t/a,增幅8%,其中日本的增幅占42%;在大丝束PAN基碳纤维方面,1998年世界的总产能为7630t/a,到1999年底增至10080t/a,增长率高达32.1%,主要由美国akzo-fortafil、zoltek 和德国sgl集团3家独占。
在市场应用方面,全球的CFRP生产厂家约有100余家。
从1997年至2005年,航空方面的需求增长149%,体育休闲用品为116%,工业用为252%,合计将增长175%。
在飞机方面,美国f-18战斗机已采用10%的CFRP;新一代的战斗机yf-22a属雷达难以搜索型,CFRP占35%。
在民航机方面,空中客车公司的新一代a3xx机,其ACM将扩大至60%。
在体育休闲用品方面,高尔夫球杆自1993年起需求急速增长,在1995-1997年亚洲市场增长减速,到1999年后美国市场也趋于饱和。
网球拍曾在1993-1995年红火一时,目前台湾和国外厂家都已转移至我国生产,其芯部结构为聚氨酯泡沫,外包缠CFRP、GFRP、硼纤维或kevlar纤维等。
在工业领域,有六大方面正在推广应用:(1土木建筑领域主要是桥梁和抗震补强材料,特别是发生阪神、淡路、tolco和台湾省大地震后,海外的需求量大增,日本的耐震补强材料和技术已向海外扩展。
另外,伴随着信息社会的发达,出现了机密泄露和通过内外部的各种情报、通信设备而相互干扰等社会问题,其对策便是利用CFRP网格混入混凝土中形成电磁波屏蔽墙加以解决。
此外,CFRP管制的桁梁构架屋顶,比钢制品轻1/2,使大型结构物达到了实用化的水平,而且施工效率和耐震性能得到了大幅度提高。
(2汽车由于目前碳纤维的价格偏高,只能说是未来潜在的大市场。
日产汽车公司的“skylinegt-r”的外装材料已使用CFRP;丰田汽车公司自1996年秋起已将CFRP 用于“mark ii ”等3种车的内装材料,这两家公司都正与东丽共同开发CFRP制车体,应用于卡车上。
现最引人注目的是美国的压缩天然气(cng压力容器和消防车的氧气压力容器。
今后随着大丝束碳纤维价格的进一步下降回收技术的确立,预期将应用于汽车的许多部件和结构材料。
(3PAN系活性碳纤维由东邦人造丝首先产业化和上市,具有起吸附作用的微孔,吸脱附速度快,在低浓度下的吸附性能优良,可用于清酒的脱色、净化器滤材等。
(4海底油田上的油管等作为深海海底油田的输送管,具有轻量、强、耐腐蚀等特性。
此外,平台支架、钻井套管等也需CFRP材料。
(5风力发电用翼片欧洲的风力发电翼片都采用CFRP材料,而随着其大型化,考虑到20-40m长的翼片其强度和质量,已开始采用CFRP。
(6其它CFRP和CFRPT(碳纤维增强热塑性树脂可用于印刷轴承、凸轮、壳体、vtr、cd部件、ic托架、齿轮、制动器、泵、照相机部件、眼镜架等,目前CFRPT还用得很少。
在新工艺和新技术方面,日本三大公司和韩国cheil合成工业公司继承系统发表了PAN原丝至碳化等的新技术,其中三菱人造丝公司提出相当于T700性能水平碳纤维的PAN原丝指标。
美国wilkinson公司也在研制PAN原丝,而英国国防安全部在研制中空碳纤维原丝及碳纤维。
在预氧化、碳化方面,东丽最近发表了30k-100k PAN大丝束的烧成方法,可以使长度较短的大丝束进行连续碳化。
三菱人造丝发明的新型碳化炉,可抑制碳化反应生产的分解物附着和堆积于炉壁和纤维上,从而稳定高效地生产高强度模的碳纤维。
东丽公司则研制一种三叶形断面的PAN原丝及碳纤维,可改进与树脂的粘合性、压缩强度和抗弯强度。
4.中国玻璃纤维及绝热材料网:碳纤维在国内外土木建筑中的应用碳纤维及其复合材料是伴随着军工事业的发展而成长起来的新型材料,属于高新技术产品,具有高比强度,高比模量,耐高温,耐腐蚀,耐疲劳,抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,它既可作为结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用。
因此其近年来发展十分迅速,在航空、航天、汽车、环境工程、化工、能源、交通、建筑、电子、运动器材等众多领域得到了广泛的应用,被誉为是21世纪的新材料。
在土木建材领域中,水泥的用量最大,但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。
为了改善这些弊端,人们利用碳纤维的力学特性,用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。
由于碳纤维和芳纶纤维等其有强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀,对人畜无害等特点,在土木建筑应用中日益受到人们的青睐。
本文重点介绍短切沥青基碳纤维复合材料在土木建筑领域的应用动向。
(1碳纤维增强混凝土碳纤维增强混凝土指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料。
它主要用作高层建筑的外墙墙板。
碳纤维增强混凝土的主要特征为;具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能,在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。
用碳纤维取代钢筋,可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用,使建筑构件重量减轻,安装施工方便,缩短建筑工期。
碳纤维还具有震动阻尼特性,可吸收震动波,使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。
短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度为3、6mm,细度或宽度范围在7~20 m,抗拉强度范围在0.5~0.8GPa。
纤维增强材料历史悠久,早在吉埃及文明时代,就曾经使用过稻草增强晒干土砖,日本很早就将稻草或麻丝与黏土混合后用于土墙或抹灰墙中。