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碳纤维材料与玻璃纤维材料比,哪个好?

文章作者:森仁 发布日期:2021-12-28 16:59:31 点击次数:0

:碳纤维和玻璃纤维都属于新材料中的无机非金属材料,都能作为复合材料中的增强材料。常会有人将这两种材料进行比较,今天博实带大家来分析一下两者各有什么优缺点。

 什么是碳纤维?

碳纤维是一种碳含量超过90%以上的高强度、高模量的纤维,可用聚丙烯腈、粘胶纤维、沥青纤维等原丝做原料,经高温氧化碳化制成。可以与金属、陶瓷、树脂等基质混合制成碳纤维复合材料,用途广泛。碳纤维的比重一般为1.70 g/cm3~1.80g/cm3,强度为1200 MPa~7000MPa,弹性模量为200 GPa~400GPa,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(~1.5×10的-6次方)。

碳纤维板

碳纤维材料的优点有哪些?

1、碳纤维材料比重小、比强度和比模量高;

2、非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间;

3、温差变化或者长时间作业无蠕变,拉伸系数小(1.6%),热膨胀系数小且具有各向异性;

4、X射线透过性好,导电导热性能良好、电磁屏蔽性好等。

5、可设计性强,可以通过改变铺层角度或者数量来改变碳纤维产品的力学性能;

6、碳纤维与玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右;

7、耐腐蚀性好,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。

碳纤维圆管

碳纤维材料的缺点有哪些?

1、碳纤维制品属于定制产品,指向性很高,而且由于碳纤维的原材料和生产成本特别高,所以要想实现碳纤维产品量产是比较难的,价格上不具优势;

2、碳纤维复合材料虽然拉伸强度高,但是剪短强度弱,在加工的时候需要进行复杂的应力计算;

3、碳纤维是脆性材料,受力过大不会发生形变,而是直接断裂,所以碳纤维产品在损坏后无法修复只能更换;

4、目前应用较多的是热固性碳纤维复合材料,二次回收困难,重复利用率差。

碳纤维无人机机臂

碳纤维的应用领域有哪些?

1、碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。 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。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。

2、土木建筑领域:碳纤维也应用在工业与民用建筑物、铁路公路桥梁、隧道、烟囱、塔结构等的加固补强, 在铁路建筑中,大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用,这些也将是碳纤维很有前景的应用方面。

3、碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上,可大大减轻重量,提高导弹的射程和突击能力,如美国80年代研制的洲际导弹三级壳体全都采用碳纤维和环氧树脂复合材料。

4、汽车内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料,最大的优点是质量轻、强度大,重量仅相当于钢材的20%到30%,硬度却是钢材的10倍以上。

5、碳纤维在运用在运动休闲领域中,像球杆、钓鱼竿、网球拍羽毛球拍、自行车、滑雪杖、滑雪板、帆板桅杆、航海船体等运动用品都是碳纤维的主要用户之一。碳纤维运用在日常用品,像音响、浴霸、取暖器等家用电器以及手机、笔记本电脑等电子产品也可以看到碳纤维的身影。

什么是玻璃纤维?

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石七种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几个微米到二十几个微米,相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。

玻璃纤维透波天线罩

玻璃纤维材料的优点有哪些?

1、拉伸强度高,伸长小(3%);

2、弹性系数高,刚性佳;

3、弹性限度内伸长量大且拉伸强度高,故吸收冲击能量大;

4、为无机纤维,不易燃烧,绝缘性好,耐化学性佳;

5、吸水性小;

6、尺度安定性,耐热性均佳;

7、加工性佳,可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品;

8、透明可透过光线;

9、与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成;

10、价格便宜,可实现量产。

玻璃纤维GPS天线罩

玻璃纤维材料的缺点有哪些?

1、玻璃纤维与碳纤维相比,虽然价格上有优势,但是碳纤维材料的性能要优越得多;

2、就拉伸强度而言,玻璃纤维材料比不过碳纤维材料,碳纤维最高3000~5000MPa,玻璃纤维的拉伸强度为1000-2000MPa;

3、玻璃纤维材料性脆,耐磨性较差;

4、透波率高,电磁屏蔽性能差。

玻璃纤维透波天线罩

 玻璃纤维的应用领域有哪些?

1、用于3d打印技术。

2、用于生产电绝缘用玻璃纤维,也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维。

3、用于生产玻璃纤维表面毡等,也用于增强沥青屋面材料。

4、用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。

5、用于高性能增强(水泥)混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。

6、用于地下管道、贮罐等开发。

总体来说,碳纤维复合材料要比玻璃纤维复合材料更具性能优势,但也不是说玻璃纤维材料就一无是处,首先玻璃纤维材料在价格上比较有优势,在两者能替代,技术要求不是很高的领域,首先考虑的可能是玻璃纤维材料。玻璃纤维材料绝缘性能好,不导电,透波性好,碳纤维复合材料导电性好,电磁屏蔽性好,虽然互为优缺点,但也决定了两者在领域的专注适用性。具体应该选用什么材料还是应该根据自己的技术要求和预算来决定。

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