碳纤维增强树脂基复合材料的概述

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碳(C)纤维增强树脂基复合材料(Material)是以树脂为基体，碳纤维为增强体，采用先进的成型加工方法制备的高性能复合材料。碳纤维复合材料在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此，此前世界上碳纤维技术发达的国家（美国、德国、日本、韩国），对于向中国输出碳纤维产品和技术，保持着极其谨慎的态度。即使在目前，我国碳纤维以及碳纤维制品的进口，还受到发达国家的严格控制。碳纤维增强树脂基复合材料作为先进复合材料的一个最重要的分支，具有比强度（strength)和比刚度高，抗疲劳性好，耐腐化侵蚀 ，结构尺寸稳定（解释:稳固安定；没有变动)性(The stability of)好，可设计性强，以及便于大面积整体成型的优点，还有特殊的电磁性能和吸波隐身等作用，充分体现(tǐ xiàn)了集结构承载和功能于一身的特性。  根据基体树脂的特征，可分为两大类：热固性树脂和热塑性树脂。对于先进复合材料，目前仍以热固性树脂为主，即包括(bāo kuò)一般应用的环氧(Oxygen)树脂和酚醛(aldehyde)树脂，还包括具有高性能的新一代树脂，如双马来酰亚胺（Imide）树脂，聚酰亚胺(缩写：pi）树脂，氰酸酯树脂，聚芳基乙炔树脂等。热塑性树脂包括通用工程塑料（结构:合成树脂、增塑剂、稳定剂、色料)，聚酰胺(俗称:尼龙)，聚碳酸酯(Polycarbonate)，聚甲醛(Formaldehyde)，聚苯醚，聚酯。还包括先进的热塑性树脂，包括聚砜，聚醚砜，聚苯硫（化学符号：S）醚，聚芳醚酮（tóng），聚酰亚胺，聚芳酯等。  近年来随着制造工艺技术和生产(Produce)规模的不断发展，碳纤维的性价比明显提高，应用日益增长。在性能方面，以日本东丽公司(Company)为代表的商品化的高强型碳纤维T1000G的拉伸强度为6370MPa，高模型碳纤维M60J的弹性模量为588GPa。为降低（reduce)成本，扩大生产规模，以美国ZOLTEK公司开发牌号为PANEX35的PAN基大丝束碳纤维的拉伸强度已达到了3800MPa，已相当于小丝束碳纤维T300的性能，这些都为CFRP的结构设计和应用提供了很大的空间。  碳纤维增强树脂基复合材料不仅采用复合材料成型加工的常用技术，如热压罐/真空袋，纤维缠绕，树脂传递（transmission)模塑，模压，拉挤，注射等，而且在这些成型加工方法的基础上注入了新的加工技术，如RTM法已开发了真空辅助RTM，热膨胀(inflate)RTM，差压RTM，SCRIMP，RFI等方法以及微波辅助拉挤，电子束固化，纤维自动铺放技术等也已进入应用阶段。  基体树脂在复合材料中起着把碳纤维粘结在共同并传递载荷的作用，树脂的耐热性，韧性(toughness)，耐化学介质(起决定作用的物质)等是决定碳纤维树脂基复合材料性能的关键（解释:比喻事物的重要组成部分)。